Не такой, как все: как один астероид Главного пояса столкнул две астрономические теории

Астероид Динкинеш — небольшое тело, со средним диаметром в 720 метров, находящееся в Главном поясе астероидов, лежащем между Марсом и Юпитером. Оно принадлежит к S-классу, то есть сложено в основном силикатами, что типично для Главного пояса. Среднее удаление от Солнца — в 2,19 раза больше, чем у Земли. Он был открыт космическим зондом «Люси» в 1999 году. Собственно, отсюда и его имя «Динкинеш» (по-афарски оно значит «Ты прекрасна») — в Эфиопии так называют останки австралопитека Люси.

Позднее наблюдения показали: у этого астероида есть спутник, который назвали Селам (эфиопское название останков другого австралопитека, найденного в 2000 году). Снимки Селама показали, что он — «гантеля», то есть образован двумя «слипшимися» при соприкосновении на очень малой скорости спутниками, каждый из которых когда-то был отдельным телом. Два древних тела имели диаметр в 210 и 230 метров. То есть сейчас размеры спутника сопоставимы с размерами самого астероида-хозяина.

Расстояние между Динкинешем и Селамом — всего 3,1 километра, то есть очень малое. Оно лишь в несколько раз больше диаметра тела-хозяина или его спутников. Аналогичная ситуация в системе Земля-Луна привела бы к росту визуальных размеров Луны во много десятков раз. При этом, так же как и в системе Земля-Луна, спутник (Селам) находится в приливном захвате телом-хозяином, то есть всегда направлен к нему одной и той же стороной. Один цикл вращения спутника вокруг астероида занимает 52,7 часа.

В новой работе, вышедшей в Nature, астрономы детально проанализировали снимки Динкинеша и выяснили, что и это тело, и его спутник еще необычнее и экзотичнее, чем казалось ранее. На нем обнаружилась крупная продольная впадина (желтым на снимке выше), частично перекрытая экваториальным хребтом. Ее наличие явно связано с образованием спутника (точнее, двух древних спутников, из которых потом образовался один Селам).

Авторы отмечают, что это первые достоверные наблюдения спутника-гантели у астероида Главного пояса. При этом механизм его образования, с их точки зрения, весьма нетривиален. Ясно, что настолько небольшие тела не могут образовать спутники за счет гравитационного захвата внешнего материала: для этого их тяготение слишком слабо. Поэтому астрономы предполагают иной, совершенно экзотический способ образования Селама.

Они считают, что все дело в эффекте Ярковского. Его суть довольно проста. Как известно, у вращающегося астероида вечерняя часть его поверхности — самая нагретая. Она излучает фотоны, создавая реактивную тягу. А утренняя сторона астероида почти не излучает фотоны, потому что за ночь уже остыла. Если астероид сферический, на него это почти не влияет: импульс направлен в центр масс, то есть может только слегка сместить орбиту астероида, не более.

Но если астероид неправильной формы, что у небольших тел бывает очень часто, то импульс направлен в сторону от центра масс, отчего астероид начинает ускоренно вращаться. Исследователи предполагают, что Динкинеш в прошлом вращался так быстро, что буквально разорвал сам себя: от его поверхности начали отлетать крупные куски, образовав крупную продольную борозду, видимую на представленных в работе снимках.

Далее, по мысли астрономов, оторвавшиеся от астероида фрагменты образовали на орбите два спутника, которые можно условно назвать протоСелам-1 и протоСелам-2. Со временем они соприкоснулись на очень малой скорости, образовав сегодняшний Селам гантелеобразной формы.

Предложенной учеными в этот раз моделью трудно не восхищаться: она весьма изобретательна. В то же время стоит напомнить, что еще в 2004 и 2007 годах физиком Николаем Горькавым была опубликована совсем иная, и далеко не такая экзотическая гипотеза образования двойных астероидов. В ней спутники у астероидов появляются также, как и у Земли или Плутона в рамках мультимипактной гипотезы, о которой Naked Science не раз писал.

Конкретнее, удары небольших астероидов по телу-хозяину выбивают из него куски, которые настолько медленнее ударившего их родительский астероид тела, что не могут улететь далеко от места возникновения. Вращаясь по орбите вокруг тела-хозяина, они соударяются, теряя при этом энергию. В итоге они слипаются в спутники, которые затем образуют еще более крупный спутник. Для астероидов, с их небольшой массой, итоговый спутник может иметь настолько низкие скорости, что при финальных столкновениях возникнет не сфера, а «гантеля» — то есть две соприкоснувшиеся сферы так и останутся в исходном виде.

Аналогичные тела уже открыты астрономами ранее. Например, таков Аррокот в поясе Койпера, в 6,5 миллиардах километрах от Земли, открытый по снимкам 2015 года. В рамках гипотезы Горькавого вполне ожидаемы и борозды на астероидах: часть спутников, образующихся у астероидов, будет слишком близка к телу-хозяину и со временем может упасть на него, образовав борозды там, где спутник (или некогда ударившее астероид тело) коснулся поверхности астероида-хозяина.

Механизм Горькавого объясняет куда более широкий диапазон спутников, чем предложенный новой работой. В его рамках можно понять и то, почему у Земли или Плутона есть крупные спутники, и то, почему у Венеры крупного спутника нет (без быстрого вращения тела-хозяина обломочный диск не сможет быть большим), и то, как спутниками обзавелись очень небольшие астероиды. То есть с точки зрения бритвы Оккама он выглядит более вероятным объяснением и борозд, и необычного спутника-гантели у астероида Динкинеш.