Новые расчеты определили возраст «детского» астероида

Пара стереоскопических изображений астероидов Динкинеш и Селам, созданных на основе данных, собранных камерой L'LORRI на космическом корабле НАСА Люси в минуты максимального сближения 1 ноября 2023 года. Автор: NASA/Goddard/SwRI/Johns Hopkins APL/NOIRLab for the original images/Brian May/Claudia Manzoni for stereo processing of the images

Астероид, получивший название «ребенок Люси» после того, как космический корабль НАСА обнаружил, что он вращается вокруг другого астероида в ноябре прошлого года, на самом деле является малышом Солнечной системы — ему всего 2–3 миллиона лет, по оценкам исследовательской группы под руководством Корнелла с использованием новых статистических расчетов..

Команда определила возраст Селама, «луны», вращающейся вокруг небольшого астероида Динкинеш в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, основываясь только на динамике или на том, как пара движется в космосе. Их расчет согласуется с расчетом миссии НАСА «Люси», основанным на анализе поверхностных кратеров, более традиционном методе датировки астероидов.

Новый метод дополняет эту работу и имеет некоторые преимущества: он не требует дорогостоящего космического корабля для получения изображений крупным планом, может быть более точным в тех случаях, когда поверхности астероидов претерпели недавние изменения, и может быть применен к вторичным телам в десятках раз. из других известных двойных систем, на долю которых приходится 15% околоземных астероидов, говорят исследователи.

«Определение возраста астероидов важно для их понимания, а этот астероид удивительно молод по сравнению с возрастом Солнечной системы, то есть сформировался совсем недавно», — сказал Колби Меррилл, докторант в области аэрокосмической техники. «Определение возраста этого тела может помочь нам понять популяцию в целом».

Меррилл — первый автор книги «Эпоха (152830) Динкинеша-Селама, ограниченная вековой приливной теорией-BYORP», опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysicals с соавторами Алексией Кубас, докторанткой в области астрономии и космических наук; Алекс Мейер, докторант Университета Колорадо, Боулдер; и Сабина Радукан, постдокторант из Бернского университета в Швейцарии.

Меррилл, эксперт по динамике, принимавший участие в миссии НАСА по испытанию двойного перенаправления астероидов (DART), в ходе которой в 2022 году космический корабль врезался в луну Диморфос, внимательно наблюдал, когда космический корабль Люси пролетал мимо Динкинеш 1 ноября 2023 года, и неожиданно обнаружил Селам.

Последний оказался «чрезвычайно уникальным и сложным телом», сказал Меррилл, — так называемым «контактным двойным телом», состоящим из двух долей, которые, по сути, представляют собой груды обломков, склеенных вместе, и первое в своем роде, замеченное на орбите другого астероида.

Меррилл и Кубас немедленно приступили к моделированию системы в качестве заключительного проекта своего курса «Физика планет», который читал Филип Николсон, профессор астрономии в Колледже искусств и наук (A&S).

По словам исследователей, двойные астероиды — это динамически сложные и захватывающие объекты, которые участвуют в своего рода перетягивании каната. Гравитация, действующая на объекты, заставляет их физически раздуваться и приводит к приливам, которые медленно уменьшают энергию системы. Между тем, солнечное излучение также изменяет энергию двойной системы с эффектом, названным двойным эффектом Ярковского-О'Киф-Радзиевского-Пэддака (BYORP).

В конце концов, система достигнет равновесия, при котором приливы и BYORP будут одинаково сильны – это тупиковая ситуация в перетягивании каната.

Предположив, что эти силы находятся в равновесии, и подключив данные об астероидах, опубликованные миссией Люси, исследователи рассчитали, сколько времени понадобилось Селаму, чтобы достичь своего нынешнего состояния после формирования из поверхностного материала, выброшенного быстро вращающимся Динкинешем. Попутно команда заявила, что улучшила существовавшие ранее уравнения, которые предполагали, что оба тела одинаково плотны, и игнорировали массу вторичного тела.

Проведя примерно 1 миллион вычислений с различными параметрами, были получены результаты, согласно которым средний возраст Селама составил 3 миллиона лет, причем наиболее вероятным результатом было 2 миллиона лет.

Определение возраста Селама ускоряет сравнение с Дидимосом и Диморфосом, еще более молодой системой, на которую нацелена миссия НАСА DART, и помогает понять, что бинарные системы создаются постоянно. Теперь исследователи надеются применить свой новый метод старения к другим двойным системам, динамика которых хорошо охарактеризована, даже без близких пролетов.

«Использованный в тандеме с подсчетом кратеров, этот метод может помочь лучше ограничить возраст системы», — сказал Кубас. «Если мы используем два метода и они согласуются друг с другом, мы можем быть более уверены в том, что получаем значимый возраст, который описывает текущее состояние системы».

Расчеты показывают, что астероид Селам моложе ископаемого предка человека на Земле, в честь которого он назван — скелетных останков трехлетней девочки, найденных в Эфиопии, возраст которых определен 3,3 миллиона лет. Селам означает «мир» на языке Эфиопии, и его также прозвали «дитя Люси», имея в виду известные останки человеческих предков, найденные в 1974 году и получившие название Люси или Динкинеш. Миссия НАСА, названная в честь Люси, направляется к изучению троянских астероидов на орбите Юпитера в 2027 году.

Больше информации: CC Merrill et al, Age of (152830) Dinkinesh I Selam constrained by secular tidal-BYORP theory, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449716

Источник: Cornell University