space

Миссия по уничтожению астероидов DART показала, как образовалась космическая скала Диморфос

26 сентября 2022 года космический корабль NASA, проводящий испытание на перенаправление двойного астероида (DART), врезался в астероид Диморфос на скорости почти 15 000 миль в час (24 000 км/ч). Цель DART состояла в том, чтобы проверить нашу способность защищать Землю от угрожающей скалы, отталкивая ее от опасности.

Испытание прошло с блестящим успехом, и оно также показало, как образовался пострадавший астероид: Диморфос сформировался не сам по себе, а скорее как кольцо из материала, отброшенного от его более крупного родителя, Дидимоса.

Чтобы понять Диморфос, мы должны обратиться к Дидимосу, потому что два околоземных астероида образуют двойную систему. Дидимос больше из двух, его диаметр составляет около полумили (800 метров).

Диморфос, ширина которого составляет около 525 футов (160 м), вращается вокруг Дидима по почти идеально круговой ретроградной орбите (что означает, что движение его орбиты противоположно направлению вращения Дидима) всего за 12 часов.

Сам Дидимос быстро вращается — на самом деле так быстро, что выпячивается в эллипсоидальную форму вокруг своего экватора. Это первая подсказка относительно формирования Dimorphos, объяснили исследователи в статье, опубликованной в январе в базе данных препринтов.

Астероиды, как правило, не теряют угловой момент, а это означает, что после того, как они раскрутятся, они обычно останутся такими. Так что Дидимос, вероятно, начал вращаться очень давно, возможно, сразу после своего образования. Чтобы создать такое быстрое вращение, исследователи обратились к так называемому эффекту YORP.

YORP расшифровывается как Ярковский, О’Киф, Радзиевский и Паддак — имена ученых, которые внесли большой вклад в наше понимание этого явления. Эффект YORP основан на том факте, что астероиды не являются идеально гладкими или имеют идеальную форму; у них есть всякие странные выпуклости, шевеления и выступы.

Все эти формы по-разному отражают солнечный свет. Одна часть астероида может рассеивать солнечный свет обратно к солнцу, а другая часть может отражать свет в совершенно другом направлении. Хотя у солнечного света нет массы, у него есть импульс, и он вполне способен толкать объекты, как недавно продемонстрировали солнечные паруса.

Из-за различных взаимодействий с солнечным светом эффект YORP приводит к общему вращению астероида. Эффект невероятно мал, но сами астероиды тоже не очень велики, и в течение миллионов лет эффект YORP может перейти от легкого толчка к массивному вращению.

Как образовался Диморфос

Фактически, исследователи предполагают, что эффект YORP был настолько сильным на молодом Дидимосе, что вызвал лавины на поверхности, которые затем были отброшены от родительского астероида из-за экстремального углового момента. Затем этот материал собрался в кольцо, окружающее Дидима. Исследователи считают, что Didymos, возможно, потерял до половины своей массы в результате этого процесса.

Часть этого материала, естественно, немного успокоилась и обрушилась обратно на Дидимос, но часть осталась на орбите. Там частицы пыли и льда слиплись благодаря электростатическому притяжению — той самой силе, которая удерживает натертый воздушный шар прилипшим к вам. В конце концов, кольцо частиц объединилось в серию мини-спутников, которые исследователи называют «малыми спутниками».

Эти малые спутники, каждый не больше нескольких метров в поперечнике, затем взаимодействовали и сталкивались друг с другом. Иногда эти столкновения отбрасывали малые спутники обратно на поверхность Дидима, а иногда эти столкновения отбрасывали их в космос. Но, в конце концов, достаточное количество малых спутников слилось воедино, чтобы сформировать настоящий спутник: Диморфос.

Исследователи изучили несколько моделей формирования, от кольца до полностью развитого спутника. Одна из возможностей состоит в том, что Диморфосу потребовалось более века, чтобы сформироваться, что привело бы к медленно вращающемуся, чрезвычайно бугристому спутнику.

Но если на формирование Диморфоса ушло меньше года, он должен быстро вращаться и иметь сплюснутую форму, как и его родитель. Причина этого в том, что при каждом столкновении одного маленького спутника с постоянно растущим основным телом он будет добавлять немного углового момента, заставляя его вращаться все быстрее и быстрее.

Несмотря на то, что Didymos и Dimorphos являются астероидами, сближающимися с Землей, их небольшой размер и относительное отсутствие блеска затрудняют детальное наблюдение за ними. Но с тестом НАСА DART мы, наконец, смогли получить изображения Диморфоса крупным планом. На этих изображениях видна поверхность валунов, слабо удерживаемых вместе малой гравитацией маленького астероида.

В целом Диморфос выглядит как волчок — в середине гораздо толще, чем у полюсов. Эта картина — именно то, что предсказывает быстрая шкала времени формирования астероида. Теперь, когда мы знаем, как образовался Диморфос, мы можем использовать эту информацию, чтобы понять формирование и динамику других астероидов, особенно тех, которые мы не наблюдали так подробно. Эти истории формирования рассказывают нам не только сложные истории жизни отдельных астероидов, но и историю формирования Солнечной системы.

Поделиться с друзьями: