0 просмотров

Космическая картошка и резиновые утята: разбитые астероиды снова собираются в странные формы

Моделирование повторного накопления фрагментов астероида после того, как событие разрушило родительское тело (слева), имеет поразительное сходство с реальным астероидом Итокава. Предоставлено: Кампо Багатин и др. / JAXA (слегка изменено Филом Плейтом)

Моделирование повторного накопления фрагментов астероида после того, как событие разрушило родительское тело (слева), имеет поразительное сходство с реальным астероидом Итокава. Предоставлено: Кампо Багатин и др. / JAXA (слегка изменено Филом Плейтом)

Недавно я писал об Аррокоте, ледяном мире с двойными лепестками, вращающемся вокруг Солнца за Плутоном, и о том, что мы узнали о том, как он, вероятно, образовался. Были упущены некоторые детали, пропущены некоторые шаги.но оказывается, что другие исследования заполняют эти пробелы.

Слово астероид буквально означает «звездный». Это потому, что до недавнего времени астероиды выглядели как звезды (точки света) даже в самые большие телескопы. Некоторые из них могут иметь сотни километров в поперечнике, но Главный пояс, где проживает большинство из них, простирается на сотни километров. миллионы километров.

Но затем мы начали использовать радар, чтобы фиксировать те из них, которые проплывают близко к Земле, подобно тому, как полицейский гоняет мчащуюся машину, и использовать отраженный импульс для определения их формы. а также построили космические корабли, которые посетили их, наблюдая за ними вблизи, отправляя подробные изображения и другие данные ученым на Землю. Они превратились из точек света в миры.

А у нас сюрприз. Вместо грубо сферических комков большая их часть оказалась вытянутой. Как ни странно, приличный процент даже двухлепестковый, как форма кегли для боулинга, или контактные двоичные файлы, два отдельных объекта, мягко соприкасающихся в одном месте.

Статья в тему:  Из чего обычно делают астероиды

Комета 67/P Чурюмова-Герасименко выбрасывает газ и пыль в космос. Авторы и права: ESA/Rosetta/MPS для команды OSIRIS MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Комета 67/P Чурюмова-Герасименко выбрасывает газ и пыль в космос. Авторы и права: ESA/Rosetta/MPS для команды OSIRIS MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Фото: ESA/Rosetta/MPS для команды OSIRIS MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Гипотез о том, как это могло произойти, было предостаточно. Одна из идей состоит в том, что специфическое воздействие солнечного света на астероиды (называемое эффектом YORP) может раскручивать их, заставляя их вращаться так быстро, что они буквально разлетаются на части. Части могут затем накапливаться, образуя удлиненные формы или контактные бинарные системы. Хотя это может быть верно для многих объектов (мы видели, как астероиды разлетаются из-за этого эффекта), это работает только в том случае, если они находятся близко к Солнцу. Объект MU 69, который теперь называется Аррокот, явно имеет две доли, но вращается вокруг Солнца далеко за Нептуном, в поясе Койпера! Эффект YORP здесь незначителен, поэтому должно работать что-то еще.

Что ж, вполне возможно, что удар может разрушить астероид, и его части снова соберутся вместе, образуя эти странные конфигурации.Удары в Главном поясе случаются часто, и средняя скорость такого события составляет 6 км/сек, чего достаточно, чтобы разрушить астероид, если столкнувшийся с ним астероид достаточно большой.

Но Почему тогда они удлиненные? Какая физика заставила большую часть этих тел снова собраться вместе в явно несферической форме?

Группа ученых-планетологов использовала компьютерные модели, чтобы понять, смогут ли они это понять. Они начали с идеи, что большинство астероидов размером менее 100 километров являются «гравитационными агрегатами» — телами, состоящими из гораздо меньших твердых тел, которые собираются вместе и удерживаются таким образом за счет взаимной гравитации. Менее технический термин и, возможно, более красочный и выразительный, это груды щебня, смесь фрагментов разных форм и размеров, а не одна гигантская монолитная структура (Бенну, астероид шириной 1 км, который посетил OSIRIS-REx НАСА, является классическим примером такой груды щебня).

Статья в тему:  Как играть в астероиды на ретропи

Изображение с космического корабля НАСА OSIRIS-REx показывает Бенну, астероид шириной 500 метров, с расстояния 24 км 2 декабря 2018 года. Предоставлено: НАСА/Годдард/Университет Аризоны.

Изображение с космического корабля НАСА OSIRIS-REx показывает Бенну, астероид шириной 500 метров, с расстояния 24 км 2 декабря 2018 года. Предоставлено: НАСА/Годдард/Университет Аризоны.

Фото: НАСА/Годдард/Университет Аризоны

Исходя из этого предположения, они создали компьютерные модели, чтобы посмотреть, что произойдет, если у вас есть куча фрагментов с разными размерами, массами и спинами, и позволить им попытаться собраться после того, как какое-то катастрофическое событие расколет родительское тело (они не моделируют). это фактическое событие, так как это сильно усложнило бы их исследование и выходило за рамки того, что они пытались показать). Это довольно сложно сделать, поскольку отслеживание каждого небольшого столкновения между фрагментами означает, что вещи меняются, например, их импульс и вращение.

Несмотря на относительную простоту их модели, то, что они обнаружили, поразительно. Они запускали симуляции снова и снова, каждый раз меняя входные параметры (массу, размер, вращение).Как правило, они обнаружили, что после катастрофы осколки расселились через 3–5 часов, что меня сразу же удивило. Я думал, что это займет больше времени.

Но это формы из конечных объектов, которые важны. Они обнаружили, что объекты были удлиненными или даже двухлепестковыми примерно в 25% случаев! Это очень приблизительно соответствует тому, что мы видим на самом деле, так что они что-то нащупали. Но почему именно это произошло?

Они обнаружили, что то, что происходит с общей формой, зависит от того, что происходит с самым большим фрагментом в моделировании. Реальные эксперименты с высокоскоростными столкновениями показывают, что самый большой кусок имеет тенденцию оставаться в центре поля обломков или рядом с ним. Они находят то же самое в своих симуляциях. Но в некоторых случаях самый большой фрагмент может быть отодвинут от центра из-за столкновения с ним немного меньших фрагментов. Движение медленное, примерно со скоростью ходьбы, но важно.

Статья в тему:  Что говорят нам астероиды

Это потому, что меньшие фрагменты по-прежнему падают к центру масс системы, даже если самый большой фрагмент смещен от центра. В целом это приводит к созданию либо вытянутого астероида, либо, в некоторых крайних случаях, двухлопастного астероида, причем самый большой фрагмент перемещается к одному концу системы, создавая «голову» контактного бинарного.

Моделирование повторного накопления фрагментов астероида после того, как событие разрушило родительское тело (слева), имеет поразительное сходство с реальным астероидом Итокава. Предоставлено: Кампо Багатин и др. / JAXA (слегка изменено Филом Плейтом)

Моделирование повторного накопления фрагментов астероида после того, как событие разрушило родительское тело (слева), имеет поразительное сходство с реальным астероидом Итокава. Предоставлено: Кампо Багатин и др. / JAXA (слегка изменено Филом Плейтом)

Некоторые из их симуляций выглядят очень близко к известным объектам. В 2005 году японский зонд «Хаябуса» посетил 330-метровый астероид Итокава и обнаружил, что он сильно вытянут. В одном прогоне симуляция повторного накопления фрагментов в значительной степени уловила форму Итокавы.

Помните, они равнодушны к тому, что разрушит астероид. Это может быть удар, или это может быть YORP, или это может быть что-то еще, о чем еще никто не подумал.Интересно, что они обнаружили, что плотность фрагментов не так важна, так что это вполне может работать для ледяных объектов, таких как кометы, или объектов пояса Койпера, таких как Аррокот. Однако в этих случаях может играть роль прочность фрагментов (лед более пластичен, чем камень), и в этих моделях предполагается, что фрагменты твердые.

Имейте в виду, что эти модели на самом деле являются лишь первой попыткой, но они, кажется, дают правильные общие формы и проценты встречаемости, так что это отличное начало. Мне будет любопытно посмотреть, смогут ли они улучшить модели, включив в них такие вещи, как деформация фрагментов, большее количество фрагментов и т. д., и, возможно, даже смогут различать различные виды деструктивных событий, запускающих процесс. Это было бы действительно интересно.

Статья в тему:  Что такое астероиды National Geograhic

Я люблю все это, если честно. Чем тщательнее мы изучаем вещи, даже в нашей Солнечной системе, тем страннее они становятся. И когда мы обнаруживаем что-то странное, ученые перескакивают через все данные, пытаясь понять это. Понимание Вселенной — это то, что люди любят делать (и у нас есть много способов, которыми мы пытаемся это сделать), и мне интересно, является ли это в каком-то смысле одной из наших определяющих характеристик. Это восхитительная мысль.

Это фанатская вещь

Присоединяйтесь к SYFY Insider, чтобы получить доступ к эксклюзивным видео и интервью, последним новостям, лотереям и многому другому!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector