Загадка пояса астероидов: почему небесные тела выдерживают невероятную скорость вращения

Последние наблюдения в поясе астероидов между Марсом и Юпитером выявили шокирующее явление: целый класс крупных объектов, вращающихся с такой скоростью, что они по всем физическим моделям должны были бы мгновенно разлететься на части.

Время полного оборота некоторых из этих небесных тел составляет менее двух минут. Такая скорость вращения создаёт центробежные силы, которые обязаны преодолеть как слабое гравитационное притяжение, так и хрупкую структуру большинства астероидов, представляющих собой груды щебня. Однако данные показывают, что астероиды остаются целыми, что заставляет учёных кардинально пересмотреть представления о внутренней структуре и истории этих космических объектов.

Открытие, ставшее возможным благодаря новому телескопу

Это открытие стало результатом не плановой миссии, а случайного наблюдения во время тестового запуска новой обсерватории. Учёные нацелили телескоп на небольшой участок неба, чтобы проверить его возможности, и получили ошеломляющие данные:

• Из более чем 2000 обнаруженных астероидов для 76 были построены точные кривые блеска.

• 19 объектов вращались быстрее общепринятого теоретического предела в 2,2 часа, после которого рыхлое тело должно разрушиться.

• Пять из них, включая рекордсмена с периодом вращения 1,88 минуты, достигли скоростей, полностью опровергающих стандартные модели.

Ранее сверхбыстрые вращатели обычно находили среди крошечных астероидов, сближающихся с Землёй. Однако новые объекты, достигающие в размере километра, были найдены глубоко в главном поясе астероидов — регионе, считавшемся спокойным и стабильным. Это указывает на то, что явление распространено шире, чем предполагалось.

Загадочная прочность: почему астероиды не разлетаются?

Ключевой вопрос, который озадачил учёных: что удерживает эти тела от разрушения?

1. Прочные ядра вместо рыхлых груд. Стандартная модель описывает небольшие астероиды как «груды щебня» — слабо связанные конгломераты обломков, которые удерживаются вместе в основном микроскопической гравитацией. Новые наблюдения опровергают эту теорию. Чтобы выдержать центробежный стресс от вращения с двухминутным периодом, эти астероиды должны обладать значительной внутренней прочностью, сравнимой с монолитной скалой. Учёные считают, что это могут быть осколки твёрдых ядер древних тел, выброшенные в космос после катастрофических столкновений миллионы лет назад.

2. Подсказки в свете. Анализ кривых блеска (изменения яркости объекта при вращении) предоставил дополнительные улики. Некоторые из этих быстрых астероидов демонстрируют экстремальные колебания яркости. Это говорит об их сильно вытянутой, возможно, сигарообразной форме — у одного объекта соотношение осей оценивается как 3:1. Такая форма часто является признаком тела, пережившего мощный удар. Другие кривые имеют резкие, «рваные» провалы и пики, что указывает на крайне неправильную, угловатую поверхность с острыми краями. Эти особенности также согласуются с картиной жестокого космического столкновения.

Последствия открытия и будущие исследования

Это открытие имеет далеко идущие последствия для планетологии:

• Скрытая популяция. Поскольку в таком небольшом тестовом поле было найдено сразу несколько экстремальных вращателей, вероятно, что главный пояс скрывает их целое множество. Они оставались незамеченными из-за нехватки наблюдений с необходимой частотой кадров и глубиной.

• Разнообразие состава. Быстрые вращатели были обнаружены как среди более ярких каменистых астероидов S-типа, так и среди тёмных углеродистых C-типа. Это значит, что внутренняя прочность не зависит от поверхностного состава и может встречаться в разных группах.

• Новая миссия телескопа. Телескоп, сделавший это открытие, вскоре приступит к десятилетнему обзору всего неба. Он будет собирать данные о миллионах астероидов. Если среди них окажется даже небольшой процент подобных «неразрушимых» объектов, это полностью изменит наше понимание структуры и эволюции малых тел Солнечной системы.

Это открытие напоминает, что космос полон неожиданностей, способных перевернуть устоявшиеся теории. Пояс астероидов, долгое время считавшийся свалкой космического щебня, оказался местом, где выживают тела, прошедшие через ад столкновений и сохранившие невероятную прочность и скорость.