Оказывается, вращение астероида — равномерное вокруг своей оси или хаотичное кувыркание — и скорость этого вращения зависят от частоты столкновений. Результаты, представленные на недавнем совместном заседании EPSC-DPS2025 в Хельсинки, основаны на данных, полученных в рамках миссии Европейского космического агентства «Гая» (Gaia). Они позволяют определить физические свойства астероида — информацию, жизненно важную для успешного отклонения астероидов, летящих к Земле по траектории столкновения.
«Используя уникальный массив данных Gaia, передовые модели и инструменты искусственного интеллекта, мы раскрыли скрытую физику, определяющую вращение астероида, и открыли новое окно в недра этих древних миров», — сказал доктор Вэнь-Хань Чжоу из Токийского университета, представивший результаты на EPSC-DPS2025.
Как миссия «Гая» помогает изучать астероиды
В ходе исследования всего неба миссия «Гая» собрала огромный массив данных о вращении астероидов на основе их световых кривых, описывающих, как меняется свет, отражённый астероидом, со временем при его вращении.
Когда данные об астероидах наносят на график зависимости периода вращения от диаметра, становится заметно нечто поразительное — там есть пробел, или разделительная линия, которая, по-видимому, разделяет две различные группы астероидов.
Исследование под руководством Чжоу, большая часть которого была проведена, когда он работал в обсерватории Лазурного берега во Франции, позволило выяснить причину этого пробела и тем самым решить некоторые давние загадки о вращении астероидов.
«Мы создали новую модель эволюции вращения астероидов, учитывающую противоборство двух ключевых процессов: столкновений в поясе астероидов, которые могут привести астероиды в состояние хаотичного кувыркания, и внутреннего трения, которое постепенно сглаживает их вращение, возвращая к стабильному вращению», — сказал Чжоу. «Когда эти два эффекта уравновешиваются, они создают естественную разделительную линию в популяции астероидов».
Применяя машинное обучение к каталогу астероидов Gaia и сравнивая результаты с прогнозами своей модели, команда Чжоу обнаружила, что местоположение пробела почти идеально совпадает с тем, что предсказывала их модель.
Ниже пробела находятся медленно кувыркающиеся астероиды с периодом вращения менее 30 часов, а выше пробела — более быстрые «чистые» вращатели.
Астрономы десятилетиями ломали голову над тем, почему так много астероидов хаотично кувыркаются, а не вращаются вокруг одной оси, и почему более мелкие астероиды с большей вероятностью будут медленно кувыркаться.
Исследование Чжоу показывает, что столкновения и воздействие солнечного света играют ключевую роль. Кувыркающееся движение обычно начинается, когда астероид вращается медленно. Его медленное вращение означает, что он более подвержен столкновениям, которые могут сбить астероид в хаотичное кувыркание.
Обычно предполагалось, что слабое воздействие солнечного света заставит астероид перестать кувыркаться и раскрутиться. Поверхность астероида поглощает тепло от Солнца и переизлучает его в разных направлениях. Излучаемые фотоны придают астероиду крошечный толчок, который со временем накапливается и может либо ускорить вращение астероида, либо замедлить его. Для астероида, равномерно вращающегося вокруг своей оси, направления поглощения и переизлучения солнечного света остаются постоянными, что позволяет силе толчка от солнечного света накапливаться.
Однако для кувыркающихся астероидов эффект солнечного света гораздо слабее. Поскольку они вращаются хаотично, разные части поверхности в любой момент времени поглощают и переизлучают тепло. Вместо того чтобы придавать астероиду согласованный толчок, эффект поглощения и переизлучения солнечного света сглаживается, так что нет предпочтительного толчка в каком-либо направлении. В результате медленно кувыркающиеся астероиды очень медленно меняют своё вращение и застревают в зоне медленного вращения ниже пробела в данных наблюдений Gaia.
Это открытие имеет практическое применение. Понимая, как жёсткость внутренней структуры астероидов связана с их вращением, можно использовать эти знания для определения внутренних свойств астероидов. Данные Gaia подтверждают представление об астероидах как о рыхлых кучах обломков, с множеством отверстий и полостей, покрытых толстым пыльным реголитом.
Понимание свойств астероидов также влияет на то, как отклонить опасный астероид, летящий по траектории столкновения, поскольку астероид-куча обломков отреагировал бы на кинетический удар, подобный тому, что был у NASA DART, иначе, чем твёрдое, жёсткое тело. Благодаря этим результатам астрономы вскоре могут получить обширный каталог внутренних структур потенциально опасных астероидов, которые могут содержать ключ к их отклонению.
«С будущими обзорами, такими как обзор наследия обсерватории Веры К. Рубин (Vera C. Rubin Observatory) «Исследование космоса и времени» (Legacy Survey of Space and Time, LSST), мы сможем применить этот метод к миллионам астероидов, уточнив наше понимание их эволюции и состава», — сказал Чжоу.
Предоставлено Europlanet