Asteroid podozrivý z rotačného rozpadu

  • Marcel Škreka | 16 Apríl 2015
    Slnečná sústava
Tím pod vedením astronómov z Krakovskej univerzity sa zaoberal výskumom málo početnej skupiny aktívnych asteroidov, z ktorých samovoľne uniká prach do okolitého priestoru. Tieto telesá trápia astronómov už niekoľko rokov.

image_1266px_arrows.jpegAktívny asteroid P/2012 F5 zaznamenaný ďalekohľadom Keck II v polovici roku 2014. Hore - širokouhlý pohľad na jadro a fragmenty obklopené dlhým prachovým chvostom. Na zväčšenom pohľade dole bol prachový chvost umelo odstránený, aby vynikli jednotlivé fragmenty. Kredit: M. Drahus, W. Waniak (OAUJ) / W. M. Keck Observatory

Pomocou Keckovho ďalekohľadu merali rotačnú rýchlosť jedného takéhoto telesa, ktorá sa zdá byť postačujúcou k rozpadu telesa. Svedčí o tom prach, aj nedávno objavené fragmenty za asteroidom.

Na rozdiel od státisícov telies hlavného pásu boli aktívne asteroidy objavené len pred niekoľkými rokmi. Svojim správaním pripomínajú kométy.

Aktívne asteroidy uvoľňujúce prach bez zjavnej príčiny boli objavené v roku 2010. Vedci sa prikláňali k dvom možným hypotézam. Prvá predpokladá zrážku s iným malým asteroidom, druhá postupnú fragmentáciu v dôsledku rýchlej rotácie telesa. Pri určitej rýchlosti rotácie prevýši odstredivá sila gravitačnú a teleso sa začne rozpadať. Takýto rozpad by mal byť konečným stavom YORP efektu, pri ktorom nesymetrické teleso absorbujúce slnečné žiarenie ho v podobe tepelného žiarenia nesymetricky vyžaruje do svojho okolia a tlak tohto žiarenia postupne zrýchľuje jeho rotáciu.

Astronómovia zatiaľ objavili 4 asteroidy, ktorých aktivita sa dá vysvetliť prvou, alebo druhou hypotézou. Všetky tieto asteroidy sú veľmi malé (rozmer pod 1 km), čo znamená, že k nám od nich prichádza len veľmi málo svetla. Napriek veľkej snahe práve tento fakt neumožňoval astronómom potvrdiť, alebo vyvrátiť tieto hypotézy.

V polovici roku 2011 bol pozorovaný prach unikajúci z asteroidu P/2012 F5. Pozorovania ďalekohľadom Keck II v auguste 2014 odhalili prítomnosť štyroch fragmentov a z nameraných údajov bola vypočítaná rotačná perióda P/2012 F5. Jej hodnota 3,24 h už stačí k rozpadu telesa.

Nepravidelný asteroid odráža rôzne množstvo slnečného svetla podľa toho, ktorá jeho strana je k nám natočená. Pri otáčaní okolo rotačnej osi sa prejavia periodické zmeny v jasnosti - svetelná krivka, z ktorých sa dá vypočítať rotačná rýchlosť telesa.

Problém nastáva pri veľmi malých asteroidoch, keď je potrebné merať jasnosť každých niekoľko minút a nie je dostatok času na exponovanie snímku. Preto bolo treba použiť Keckov ďalekohľad s priemerom zrkadla 10m, schopný zozbierať veľké množstvo svetla v krátkom čase.

Zmeny jasnosti boli zaznamenávané v trojminútových expozíciách, pričom bol zhotovený aj zložený snímok, na ktorom boli viditeľné fragmenty.

lightcurve_745px_587_800.jpeg
Svetelná krivka zobrazuje zmeny jasnosti asteroidu P/2012 F5 počas dvoch úplných otočení okolo osi (miestnych dňoch) v závislosti od času (vrchný graf) a od rotačnej fázy jadra. (spodný graf). Kredit: M. Drahus, W. Waniak (OAUJ) / W. M. Keck Observatory


P/2012 F5 objavil Alex R. Gibbs 22. marca 2012 na 1,5m ďalekohľade na Mount Lemmon. Na základe difúzneho zjavu, bol pri objave klasifikovaný ako kométa. Krátko na to nezávisle na sebe dva vedecké tímy zistili, že za podobnosť kométe môže prach, ktorý neunikal z telesa postupne, ale naraz pri jedinej udalosti približne rok pred objavom, čo je pre kométy netypické. Keď prach v roku 2013 usadol, iný tím 2,2m ďalekohľadom Havajskej univerzity na Mauna Kea pozoroval jadro ako bodový zdroj, z jasnosti ktorého bol určený jeho maximálny rozmer 2 km.

P/2012 F5 bol k pozorovaniu vybraný preto, že sa ukázal byť najväčším a najľahšie pozorovateľným aktívnym asteroidom, u ktorého sa predpokladala rotačná fragmentácia.

Výsledkom štúdie je, že P/2012 F5 je prvý čerstvo rozpadnutý objekt v slnečnej sústave s presne známou rotačnou periódou. Jeho rotačná rýchlosť sa ukázala byť najvyššou spomedzi aktívnych asteroidov. Z podrobných analýz vyplýva, že práve tieto fakty poukazujú na hypotézu rotačnej fragmentácie. Ani druhá alternatíva – náraz iného telesa, však nie je úplne vylúčená.

Aj medzi asteroidmi, ktoré nevykazujú nedávnu stratu hmoty je veľa rýchlo rotujúcich telies a v slnečnej sústave sa preháňa veľké množstvo rýchlych asteroidov čakajúcich na zrážku s iným asteroidom, či už sa jedná o rýchlo alebo pomaly rotujúce telesá.