Bildkredit: NASA / JPL
Astronomer har länge hävdat att kollisioner var den främsta orsaken till spinnande asteroider, men ny forskning tyder på att det kan vara något mycket mer skonsamt: solljus. I en nyligen genomförd studie utförd av Southwest Research Institute (SwRI) och Charles University (Prag) beräknade astronomer effekten av miljoner och till och med miljarder år av solljustryck kan få en asteroid att snurra så snabbt att den kan flyga isär; andra kan göras för att sluta snurra helt.
En ny studie av forskare vid Southwest Research Institute (SwRI) och Charles University (Prag) har funnit att solljus kan ha överraskande viktiga effekter på snurret på små asteroider. Studien indikerar att solljus kan spela en viktigare roll för att bestämma asteroidspinnhastigheter än kollisioner, som tidigare trott kontrollera asteroidspinnhastigheterna. Resultaten kommer att publiceras i september nummer 11 av Nature.
David Vokrouhlicky (Charles University), David Nesvorny och William Bottke (båda avdelningen för rymdstudier för SwRI) genomförde studien, som visade att solljus som absorberats och återges ut över miljoner till miljarder år kan snurra vissa asteroider så snabbt att de potentiellt skulle kunna bryta isär. I andra fall kan det nästan hindra dem från att snurra helt. Teamet noterade till och med att effekterna av solljus, i kombination med planeternas gravitationella bogserbåtar, långsamt kan tvinga asteroidrotationspolerna att peka i samma riktning.
Fram tills nyligen trodde forskare att asteroidpåverkan kontrollerade rotationshastigheten och riktningen för små asteroider som flyter i rymden. De ovanliga spinntillstånden på 10 asteroider som observerats av Stephen Slivan, en forskare vid Massachusetts Institute of Technology, har dock tvivlat på denna idé. Slivans asteroider, de första i intervallet 15 till 25 mil i diameter som har fått sina spins omfattande studerade, är i den så kallade Koronis asteroidfamiljen, ett kluster av asteroidfragment som producerats av en mycket energisk kollision för miljarder år sedan. Slivan fann att inte bara roterar fyra av dessa asteroider med nästan samma hastighet, utan de har också snurraxlar som pekar i samma riktning.
"Uppgifterna visar tydligt att spinnvektorinställningen är verklig, men hur de fick det på så sätt har varit ett stort pussel," säger Slivan. "Jag är glad att andra tycker att detta är ett intressant problem."
”För att föreställa dig hur konstiga dessa asteroider verkligen är, föreställ dig att du fick en låda med snurrade toppar precis som du skulle starta ombord på rymdfärjan. Med tanke på all skakningen som skapats vid lanseringen, kan du förvänta dig att topparna ska ha olika snurrhastigheter och orienteringar när du nådde bana, säger Bottke. Föreställ dig i stället din överraskning när du öppnade lådan om topparna alla snurrade med samma hastighet och hade sina handtag pekande mot stjärnbilden Cassiopeia. Öka nu storleken på topparna med en faktor på en miljon och låtsas att studsningen under lanseringen motsvarar miljarder år med asteroidkollisioner. Detta är den konstiga situationen vi befinner oss i. ”
De återstående sex asteroiderna som studerats av Slivan har antingen extremt långsamma rotationshastigheter, så att de roterar långsammare än timmens hand på en klocka, eller mycket snabba rotationshastigheter, så att de är nära gränsen bortom vilket löst material på ytan av en asteroid skulle flyga.
”Man kan förvänta sig att kollisioner skulle ha randomiserat dessa rotationsgrader. Det var en stor överraskning att hitta ett kluster av asteroider med så udda spinnstillstånd, säger Nesvorny.
För att förklara spinntillstånden i asteroiderna i familjen Koronis, undersökte Vokrouhlicky, Nesvorny och Bottke hur asteroiderna reflekterar och absorberar ljus från solen och utstrålar denna energi bort som värme. De upptäckte att medan rekylkraften som produceras genom utstrålningen av solljus är liten, kan den fortfarande väsentligt förändra en asteroids rotationshastighet och polriktning om den har tillräckligt med tid att agera.
”Liksom berättelsen om sköldpaddan och haren vinner långsamt och stadigt solljus tävlingen om den snabbt fungerande, men mindre effektiva, stöten av kollisioner mellan asteroider. Solljus i rymden stannar aldrig, säger Bottke, "och de flesta asteroider har utsatts för mycket av det på grund av deras ålder."
Med hjälp av datorsimuleringar visade teamet att solljus långsamt har ökat och minskat rotationsgraden för Koronis-familjens asteroider sedan de bildades för 2 till 3 miljarder år sedan. Mer anmärkningsvärt fann de att vissa simulerade asteroider fångades in i ett speciellt spinnstillstånd som tvingade slingrandet av asteroidens rotationsaxel (producerad av gravitationella störningar från solen) för att ”slå” på samma frekvens som slingrandet av asteroiden omloppsbana ( produceras av gravitationsstörningar från planeterna). Det här tillståndet, som kallas en spin-orbit resonans, kan driva en asteroids rotationshastighet och rotationsaxel till specifika värden.
"Dessa resultat ger oss ett nytt sätt att titta på asteroiderna," säger Vokroulicky. ”Det är vårt hopp att detta arbete kommer att stimulera observationsstudier till många olika regioner i huvudsteroidbältet. Vi har bara repat ytan på detta intressanta problem. ”
Originalkälla: SWRI News Release
