Yorp-раскрутка: солнечные лучи вертят реактивные астероиды
Астероиды – головная боль и астрофизиков, и тех, кто в небесной механике не искушён, — снова, что именуется, подкинули неприятностей. Проектов по борьбе с самыми страшными астероидами, и по их мониторингу – море. Но все они свободно могут быть под сомнением. И кто же в этом виноват? Не поверите – отечественное Солнышко.
Ну нет слов!
В то время, когда речь идет об астероидах — довольно небольших, но достаточно ужасных штуках, заставляющих всех самую малость нервничать, — учёные почему-то начинают говорить об этих объектах издали, словно бы бы с каким-то садизмом заставляя читателя в кошмаре ждать развязки.
Астероиды, мол, всего-навсего объедки, доставшиеся нам со времён формирования Нашей системы, говорит, к примеру, астролог Стивен Лаури (Stephen Lowry) из Королевского университета в Белфасте (Queen?s University Belfast). «Им где-то по четыре с половиной миллиарда лет», — как бы невзначай додаёт исследователь. Но мы-то уже догадываемся, что разговор данный начался неспроста.
Знакомьтесь — 1862 Apollo (компьютерная модель). Воображает интерес как весьма характерная жертва YORP – из-за неправильной формы, усиливающей эффект и, быть может, ведущей к смерти астероида (иллюстрация Mikko Kaasalainen/Josef Durech).
Слыша подобные аккуратные вступления, сходу начинаешь думать о плохом – обо всяких космических убийцах типа Чиксулуба, Шивы, либо о безымянном киллере, покинувшим нам 480-километровую вмятину. Что же в этом случае?
О новом изучении астрофизики говорят с радостью, между делом упоминая о том (не знаем, расстроитесь вы либо нет), что на этот раз никакой угрозы не запланировано. Но утверждают, что они нашли что-то любопытное и крайне важное.
Модель 2000 PH5. На данный момент период вращения около собственной оси у него 12,17 60 секунд, и из-за YORP-эффекта эта величина медлительно убывает (иллюстрация с сайта news.cornell.edu).
Итак, обращение о так именуемом эффекте YORP. Эта радостная сокращение (ёрп!) складывается из первых букв фамилий учёных, внёсших той либо другой вклад в описание данного явления – Ярковского, О?Кеефе, Радзиевского и Пэддека (Yarkovsky-O?Keefe-Radzievskii-Paddack). Оно содержится во сотрудничестве малых вращающихся излучения и тел.
В частном Солнца – и случай астероидов.
В поле зрения исследователей попали два астероида — 2000 PH5 и 1862 Apollo. Примечательно, что ими занимались два различных коллектива, а их статьи вышли фактически в один момент, не смотря на то, что и в различных изданиях: одна в Nature и целых две (раздва) в Science. Эти работы в первый раз осветили ответственные изюминки YOPR-эффекта для астероидов.
Как же трудится YOPR?
Такие маленькие тела как астероиды перемещаются не только за счёт инерции. На их перемещение, как мы знаем, по большей части влияют гравитация остальных тел совокупности и всяческие столкновения. Но оказывается, что у астероидов имеется и составляющая реактивного перемещения.
Это звучит пара необычно, но ещё более страно, что источник энергии для того чтобы перемещения – Солнце.
Излучение светила может распихивать в различные стороны небольшие объекты типа пыли либо протопланетных пушинок. На первый взгляд, то же должно происходить и с другими, более большими телами (теми же астероидами), но разве что в несоизмеримо меньшем масштабе.
Но всё не так легко. Эти объекты, в большинстве случаев, обращаются около звезды, вращаясь наряду с этим около собственной оси. В следствии поворота астероид оказывается разогретым неравномерно: до тех пор пока один бок ещё не остывшей поверхности уходит «из вида» на ночную сторону, противоположный, соответственно выходит на дневную и начинает нагреваться.
А что имеется «тёплая поверхность»? Эти слова означают, что она переизлучает тепловые фотоны, сравнительно не так давно поглощённые при облучении Солнцем, и часть их энергии приобретает астероид в виде дополнительного момента. Практически происходит реактивное перемещение.
Это явление обрисовано русским инженером Иваном Осиповичем Ярковским (появился в 1844-м, погиб в 1902-м).
В зависимости от того, каково соотношение угловых скоростей вращения около собственной обращения и оси около Солнца, перемещение может покупать разный темперамент. Один из случаев схематически приведён на иллюстрации.
Пример результата Ярковского – другими словами YORP без O, R и P, в случае если так возможно сообщить. 1 – поверхностное излучение астероида, играющее роль реактивной тяги. С тёплой «красной» стороны оно, само собой разумеется, посильнее. 2 – направление вращения астероида (сам кружок, как вы додумались, — это совершенный астероид круглого сечения). 3 – направление и орбита астероида его перемещения по ней.
4 – излучение со стороны Солнца (иллюстрация с сайта en.wikipedia.org).
Астероид, но, можно считать «шариком» лишь в первом приближении. На перемещение оказывают значительное влияние последовательность факторов, связанных с этими изюминками «небесных камней», как специфика поверхности, форма, габариты, период вращения (он, кстати, может значительно меняться). Такую динамику уже обрисовывает более близкий к действительности эффект YORP, учитывающий все эти подробности.
Примечательно, что для различных астероидов эффект возможно разным. Скажем, в случае если объект не вращается (другими словами его сутки равен его году), то вектор реактивного перемещения оказывается направленным так, что YORP-эффект ведет к сокращению орбиты под действием солнечной гравитации. Итогом этого может стать постепенное «опускание» орбиты астероида из пояса астероидов к орбитам планет родных к Солнцу.
Достоверность данных для 2000 PH5 довольно большая – орбита астероида недалека от Почвы. Тут продемонстрирован его полёт по небосклону, зафиксированный в одной из ирландских обсерваторий (иллюстрация Armagh Observatory).
Результат очевиден – рост астероидной опасности, например, для Почвы. А она и без того не так уж мелка – вы так как не забывайте, что 13 апреля 2029 года нас ожидает маленькая, гм, неприятность?..
YORP может и по-второму оказывать влияние на астероиды – к примеру, уменьшать период их обращения и «отгонять» подальше от Солнца. И, очевидно, эффект может становиться обстоятельством раскрутки астероидов около собственной оси либо, опять-таки, замедления этого перемещения – в зависимости от комплекта параметров.
По большому счету, не столь страно, что такое влияние может иметь место. Но как оно сильное? В 1990-х учёные пронаблюдали YORP на примере одного маленького астероида, и нашли пара косвенных свидетельств существования результата.
А вот свежие испытания двух астероидов были куда более обстоятельными и – что крайне важно – основанными на прямых наблюдениях.
Первый из них – 150-метровый 2000 PH5, что полюбился группе исследователей во главе со Стивеном Лаури – был достаточно эргономичным объектом для изучения для того чтобы влияния. Замечать его весьма комфортно – орбита 2000 PH5 находится неподалеку от земной, и сам он мал, соответственно, YOPR должен быть для него особенно сильным. Это подозрение, кстати, выяснилось небезосновательным – «сутки» объекта продолжается всего около 12 мин., и данный астероид, возможно, есть самым скоро вращающимся в нашей системе.
Серия изображений 2000 PH5 в различных проекциях. Цветом выделена область, нагретая в некий момент и становящаяся на это время «реактивным двигателем» астероида (иллюстрация P. Taylor).
Как продемонстрировала обработка параметров, такая немыслимая «раскрученность» – итог YORP, и она неимеетвозможности разъясняться гравитационным действием Почвы либо Солнца.
А что касается 1862 Apollo — им занимался физик Микко Каасалайнен (Mikko Kaasalainen) из университета Хельсинки (University of Helsinki) с компанией — то это также не кирпич, а астероид диаметром 1,7 километра.
По подсчётам, кроме этого основанным на прямых наблюдениях, данный объект также поддаётся на «YORP-провокацию», из-за которой за последние сорок лет он был «должен» сделать на один оборот больше, чем если бы результата не существовало.
И будущее этого небесного тела из-за YORP, наверное, окажется трагичной: кроме частоты обращения около Солнца, растёт и скорость вращения около собственной оси, и появляющиеся центробежные силы порвут астероид.
«В случае если солнце посветит на пропеллер, то он также начнёт крутиться», — со хохотом утверждают исследователи астероида 2000 PH5 Жан-Люк Марго (Jean-Luc Margot) и Патрик Тейлор (Patrick Taylor), говоря об данной работе, и поразительно радуются своим же словам. М-да… Вот таковой сложный юмор у некоторых астрофизиков (фото Lindsay France/University Photography).
В следствии этих изучений учёным, разумеется, будет необходимо серьёзно пересмотреть особенности эволюции орбит астероидов в современной Нашей системы. Соответственно, и пересчитать даты возможных столкновений с Почвой. Посему идеи расстрела астероидов по-японски, столкновения по-французски, астероидного буксира по-насовски и им подобные на большом растоянии откладывать, пожалуй, не нужно.
К тому же, все страшные объекты для того чтобы класса учесть быть может, но нереально.
Так что, как сообщили бы древние, не забывайте об астероидах. На всякий случай.
