Formele neobișnuite ale asteroizilor mici Dimorphos și Selam i-au uimit pe astronomi de ani de zile, dar un nou studiu explică în sfârșit modul în care au devenit atât de ciudați. De asemenea, sugerează că aceste „moonlets” cu forme bizare pot fi mai comune decât credeau oamenii de știință.
Binar asteroizi – perechile de asteroizi care sunt în esență mini-versiuni ale sistemului Pământ-lună – sunt destul de comune în vecinătatea noastră cosmică. Printre acestea se numără duo-ul Didymos-Dimorphos care a fost titular NASAlui 2022 Misiune dublu test de redirecționare a asteroizilor (DART).. Cercetările anterioare sugerează că astfel de asteroizi binari se formează atunci când un asteroid „părinte” cu moloz – compus din roci strânse liber – se rotește atât de repede încât își pierde o parte din masă, care se unește în cel de-al doilea satelit mai mic sau asteroid „lună”.
Majoritatea asteroizilor moonlet arată ca niște mingi de minge drepte, cu capetele tocite, în timp ce orbitează în jurul părinților lor în formă de vârf; astfel de moonlets sunt descrise ca fiind „prolate”. Dar unele au forme mai ciudate. Luați Dimorphos – adică înainte ca DART să-l afecteze. A fost un “ablat sferoid” — o sferă strivită de poli și întinsă de-a lungul mijlocului său, ca un pepene verde. Și minuscul Selamsatelitul recent descoperit al asteroidului Dinkinesh (alias „Dinky”), este și mai ciudat, constând din două sfere stâncoase conectate.
Formele ciudate ale lunetelor i-au nedumerit pe astronomi, inclusiv pe John Wimarsson, un student absolvent la Universitatea din Berna din Elveția și autorul principal al noului studiu. „Nu am văzut niciodată astfel de sateliți de asteroizi până acum și nu pot fi explicați direct prin modelele tradiționale de formare a asteroizilor binari”, a spus el pentru Live Science prin e-mail.
Pentru a înțelege formele ciudate ale asteroizilor, Wimarsson și colegii săi – de la universitățile europene și americane – au dezvoltat două seturi de modele computerizate detaliate. Primul set a simulat modul în care formele asteroizilor părinte s-ar schimba pe măsură ce se învârteau rapid și aruncau resturile. Al doilea set presupunea că resturile au format o zonă în formă de gogoașă – numită disc de resturi – în jurul asteroidului părinte. Algoritmii au urmărit apoi mișcarea tuturor fragmentelor, pe măsură ce au experimentat trageri gravitaționale unul de celălalt și de la părintele lor și s-au ciocnit pentru a forma agregate. Cercetătorii au luat în considerare, de asemenea, două tipuri de asteroizi părinți, care seamănă cu „rața de cauciuc” Ryugu și Didymos ca mărime și densitate.
Rezultatele, publicat online, 20 iulie, în jurnalul Icarus, a dezvăluit că există doi factori primari care guvernează forma finală a unui asteroid lunar: forța gravitațională pe care o exercită părintele și natura coliziunilor pe care le suportă luna cu alte obiecte stâncoase din discul de resturi.
Cu toate acestea, alți parametri determină care dintre acești factori joacă un rol mai important. Un parametru este densitatea asteroidului părinte. Asteroizii mai denși, cum ar fi Didymos, se învârt mai repede decât cei mai ușori, asemănătoare Ryugu, creând discuri mai largi de resturi, care, la rândul lor, fac ca moonlets să se formeze mai departe de părinte.
Cercetătorii au descoperit că sateliții care formează o anumită distanță de părinte capătă de obicei forme prolate. La aceasta distanta, numita limita Roche, a parintelui gravitatie echilibrează forța internă a asteroidului moonlet, menținând forma moonlet-ului pe măsură ce crește încet prin ciocnirea și fuziunea cu alte resturi.
Pe de altă parte, asteroizii moonlet care se formează dincolo de limita Roche capătă forme aplatizate deoarece sunt dincolo de strânsoarea gravitațională a asteroidului părinte. Pe măsură ce se ciocnesc cu alte resturi de rocă care co-orbita, cresc mai uniform decât omologii lor prolați. Cu toate acestea, majoritatea asteroizilor oblati formează mult sub limita Roche; a fi prea aproape face ca moonleturile să fie rupte de gravitația asteroidului părinte, făcându-le să-și piardă formele prolate. Este mai probabil ca astfel de moonlets să fie modelate în sferoide oblate după ce se ciocnesc cu alte moonlets precursoare.
Unghiul la care se ciocnesc două moonlets precursoare este, de asemenea, important în determinarea formei finale. Potrivit lui Wimarsson, dacă cei doi asteroizi se ciocnesc una în alta, astfel încât să se alinieze de-a lungul axelor lor scurte, forma rezultată este mai netedă. „Dacă, pe de altă parte, le-am îmbina margine la margine, astfel încât axele lor cele mai lungi să fie aliniate, aceasta creează un bilobat. [two-lobed] obiect”, similar cu moonlet Selam, a adăugat el.
Descoperirile echipei se extind dincolo de furnizarea de rețete pentru formele Dimorphos și Selam. Având în vedere că aproape jumătate din simulările lor au generat asteroizi cu forme anormale, cercetătorii cred că astfel de ciudatenii pot fi mai frecvente decât se estimau anterior. Dar pentru că tehnologia folosită pentru a studia asteroizii astăzi este părtinitoare împotriva reperării asteroizilor oblati, aceștia sunt adesea ignorați.