Многие кратные астероиды и контактные бинары («астероиды-кентавры» или «снеговики») в Солнечной системе могли сформироваться по гораздо более сложному сценарию, чем считалось ранее. Исследователи из Университета Цинхуа предложили новую модель, которая связывает необычные конфигурации таких систем с существованием нескольких поколений спутников вокруг одного крупного и рыхлого астероида. Планетологи называют такие объекты «кучами щебня» (rubble-pile asteroids). Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Не одна луна, а целая семейная история
Долгое время ученые полагали, что двойные астероиды возникают по относительно простому сценарию. Быстро вращающийся гетерогенный астероид выбрасывает вещество, из которого затем формируется вытянутый спутник, обращающийся рядом в рамках так называемого предела Роша.
Предел Роша — это критическая дистанция от планеты (или другого небесного тела), ближе которой меньшее по размерам тело (спутник) не может существовать как единое целое. Если спутник пересекает эту границу, он разрушается под действием приливных сил, а его обломки превращаются в кольца.
Однако эта схема столкнулась с трудностями после пролета аппарата NASA «Люси» мимо астероида Динкинеш. Его спутник Селам оказался необычным контактным бинаром — объектом, состоящим из двух примерно одинаковых частей, «слипшихся» друг с другом. Более того, Селам находится значительно ближе к астероиду-хозяину, чем допускает лимит Роша, однако в кольцо обломков не превращается.
В новой работе ученые предположили, что астероиды способны многократно переживать эпизоды сброса вещества на протяжении своей долгой жизни. Каждый новый выброс может создавать очередной спутник, который начинает взаимодействовать с уже существующими микролунами.
Космический бильярд с неожиданным финалом
С помощью высокоточного моделирования исследователи показали, что миграция старых спутников под действием приливных и тепловых эффектов приводит к появлению особого режима взаимодействия. В нем старые и новые луны могут гравитационно рассеиваться, разрушаться приливными силами и сливаться на низких скоростях.
Именно такие «замедленные столкновения», по расчетам авторов, способны создавать контактные бинары вроде Селама. Полученная при моделировании картина совпала с фактическими характеристиками спутника Динкинеша.
Согласно предложенному сценарию, первая луна астероида постепенно удалилась от него, затем появился второй спутник. Впоследствии оба объекта столкнулись на небольшой скорости и объединились в двойную структуру, которую запечатлел зонд «Люси». Правда, пока остается непроясненным, почему Селам не разрушается приливными силами, нарушая закон Роша.
Авторы также считают, что по похожему механизму могли возникнуть тройные астероидные системы 2001 SN263 и Balam. Кроме того, обнаруженные ранее серии выбросов вещества у активного астероида 311P/PANSTARRS могут быть связаны с разрушением спутников приливными силами.
Особенно примечательно, что около 44% изученных систем демонстрируют признаки подобного многопоколенческого прошлого. Это означает, что наличие спутников вокруг астероидов может оказаться не исключением, а вполне обыденным явлением в Солнечной системе.
Любопытные факты
В 2023 году аппарат Lucy обнаружил, что спутник Селам представляет собой первый детально изученный контактный бинар, обращающийся вокруг другого астероида.
Контактные бинары встречаются не только среди астероидов. Похожее строение имеет объект Аррокот в поясе Койпера, который был исследован станцией New Horizons. Ядро кометы Чурюмова — Герасименко — тоже типичный кентавр.
По данным миссий и наблюдений последних лет, число известных двойных и кратных астероидных систем постоянно растет, что заставляет ученых пересматривать классические модели их формирования.
Источник: hi-tech.mail.ru