Большинство астероидов-спутников имеют вертикальную тупоконечную форму, но некоторые имеют более странные формы
Астрономы раскрыли загадку необычных форм двух крошечных астероидов — Диморфоса и Селама. Согласно новой научной работе, опубликованной в журнале Icarus, такие странные по форме астероиды могут быть более распространены, чем считалось ранее.
Двойные астероиды, состоящие из пары астероидов, по сути являющихся мини-версиями системы Земля-Луна, встречаются довольно часто в Солнечной системе. Они образуются, когда обломки «родительского» астероида, состоящего из груды слабо связанных камней, вращаются так быстро, что теряют часть своей массы, которая сливается во второй, астероид-спутник.
Большинство астероидов-спутников имеют вертикальную тупоконечную форму. Однако некоторые имеют более странные формы. К ним относится Диморфос, который до столкновения с аппаратом NASA DART в 2022 году имел форму «сплюснутого сфероида» — сфера, сплющенная на полюсах и вытянутая вдоль середины. Крошечный Селам, недавно открытый спутник астероида Динкинеш (он же «Динки»), ещё более необычен, — он состоит из двух соединённых каменистых сфер.
Странные формы этих спутников озадачили астрономов, в том числе Джона Вимарссона, аспиранта Бернского университета в Швейцарии и ведущего автора новой научной работы. «Мы никогда раньше не видели таких спутников астероидов, их нельзя напрямую объяснить традиционными моделями формирования двойных астероидов», — сообщил он.
Чтобы раскрыть загадку странных форм астероидов, Вимарссон и его коллеги разработали два набора подробных компьютерных моделей. Первый набор имитировал, как формы родительских астероидов будут меняться по мере их быстрого вращения и выбрасывания обломков.
Второй набор предполагал, что обломки образуют зону в форме пончика — называемую диском обломков — вокруг родительского астероида. Алгоритмы отслеживали движение всех фрагментов, когда они испытывали гравитационное притяжение друг друга и своего родителя и сталкивались. Исследователи также рассматривали два типа родительских астероидов, напоминающих «резиновых утят», Рюгу и Дидим по размеру и плотности.
Результаты показали, что на окончательную форму астероида-спутника влияют два основных фактора: гравитационная сила, оказываемая родительским объектом, и характер столкновений, которые претерпевает астероид-спутник с другими каменистыми объектами в диске обломков.
Однако другие параметры определяют, какой из этих факторов играет большую роль. Одним из параметров является плотность родительского астероида. Более плотные астероиды, такие как Дидим, вращаются быстрее, чем более лёгкие, подобные Рюгу, создавая более широкие диски обломков, которые, в свою очередь, заставляют спутники формироваться дальше от родительского астероида.
Спутники, которые формируются на определённом расстоянии, обычно приобретают вытянутую форму. На этом расстоянии, называемом пределом Роша, гравитация «родителя» уравновешивает внутреннюю силу астероида-спутника, поддерживая форму, пока она медленно растёт, сталкиваясь и сливаясь с другими обломками.
С другой стороны, астероиды-спутники, которые формируются за пределами предела Роша, приобретают сплющенные формы, поскольку они находятся за пределами гравитационного захвата родительского астероида. Когда они сталкиваются с другими, орбитальными обломками, они растут более равномерно, чем их вытянутые аналоги. Тем не менее, большинство сплющенных астероидов формируются намного ниже предела Роша: находясь слишком близко, луны разрываются на части гравитацией родительского астероида, заставляя их терять свои вытянутые формы. Такие луны с большей вероятностью примут форму сплющенных сфероидов после столкновения с другими предшествующими
