Afbeelding tegoed: NASA / JPL
Astronomen hebben lang aangenomen dat botsingen de belangrijkste oorzaak waren van het ronddraaien van asteroïden, maar nieuw onderzoek geeft aan dat het misschien iets veel milder is: zonlicht. In een recent onderzoek uitgevoerd door het Southwest Research Institute (SwRI) en de Charles University (Praag), berekenden astronomen het effect van miljoenen en zelfs miljarden jaren zonnedruk waardoor een asteroïde zo snel kan draaien dat hij uit elkaar kan vliegen; anderen kunnen worden gemaakt om volledig te stoppen met draaien.
Een nieuwe studie door onderzoekers van Southwest Research Institute (SwRI) en Charles University (Praag) heeft ontdekt dat zonlicht verrassend belangrijke effecten kan hebben op de spins van kleine asteroïden. De studie geeft aan dat zonlicht een belangrijkere rol kan spelen bij het bepalen van de asteroïde-spinsnelheden dan botsingen, waarvan eerder werd gedacht dat ze de asteroïde-spinsnelheden regelen. De resultaten zullen worden gepubliceerd in het nummer van 11 september van Nature.
David Vokrouhlicky (Charles University), David Nesvorny en William Bottke (allebei van de afdeling SwRI Space Studies) voerden de studie uit, waaruit bleek dat zonlicht dat door miljarden jaren wordt geabsorbeerd en opnieuw wordt afgegeven aan miljarden jaren, sommige asteroïden zo snel kan laten draaien dat ze mogelijk uiteen kunnen vallen. In andere gevallen kan het bijna voorkomen dat ze helemaal ronddraaien. Het team merkte zelfs op dat de effecten van zonlicht, gecombineerd met de zwaartekrachtsleepboten van de planeten, de asteroïde rotatiepolen langzaam in dezelfde richting kunnen dwingen.
Tot voor kort dachten onderzoekers dat asteroïde-inslagen de rotatiesnelheid en richting van kleine asteroïden in de ruimte bestuurden. De ongebruikelijke spintoestanden van 10 asteroïden waargenomen door Stephen Slivan, een onderzoeker aan het Massachusetts Institute of Technology, hebben dit idee echter in twijfel getrokken. De asteroïden van Slivan, de eerste in het bereik van 15 tot 25 mijl met een uitgebreide bestudering van hun spins, bevinden zich in de zogenaamde asteroïdenfamilie Koronis, een cluster van asteroïde fragmenten geproduceerd door een zeer energetische botsing miljarden jaren geleden. Slivan ontdekte dat niet alleen vier van deze asteroïden met bijna dezelfde snelheid roteren, maar ze hebben ook draaiassen die in dezelfde richting wijzen.
"De gegevens laten duidelijk zien dat de uitlijning van de spinvector echt is, maar hoe ze op die manier zijn gekomen, was een grote puzzel", zegt Slivan. "Ik ben verheugd dat anderen dit een interessant probleem vinden."
'Om je voor te stellen hoe raar deze asteroïden werkelijk zijn, stel je voor dat je een doos met tollen kreeg overhandigd, net toen je op het punt stond aan boord te gaan van de spaceshuttle. Gezien al het schudden dat door de lancering werd veroorzaakt, zou je verwachten dat de toppen verschillende spinsnelheden en oriëntaties hebben tegen de tijd dat je de baan bereikte, ”zegt Bottke. 'Stel je in plaats daarvan je verbazing voor bij het openen van de doos als de toppen allemaal met dezelfde snelheid ronddraaiden en hun handvatten naar het sterrenbeeld Cassiopeia wezen. Vergroot nu de grootte van de toppen met een factor een miljoen en doe alsof het stuiteren tijdens de lancering gelijk staat aan miljarden jaren van asteroïde-botsingen. Dit is de vreemde situatie waarin we ons bevinden. '
De overige zes door Slivan bestudeerde asteroïden hebben ofwel extreem lage spinsnelheden, zodat ze langzamer roteren dan de uurwijzer van een klok, ofwel zeer hoge spinsnelheden, zodat ze de grens overschrijden waarboven los materiaal op het oppervlak van een asteroïde zou wegvliegen.
'Je zou verwachten dat botsingen deze rotatiesnelheden willekeurig zouden hebben gemaakt. Het was een grote verrassing om een cluster van asteroïden te vinden met zulke vreemde spintoestanden ', zegt Nesvorny.
Om de spintoestanden van de asteroïden van de Koronis-familie uit te leggen, onderzochten Vokrouhlicky, Nesvorny en Bottke hoe asteroïden licht van de zon reflecteren en absorberen en deze energie als warmte weer uitstralen. Ze ontdekten dat hoewel de terugslagkracht die wordt geproduceerd door de herstraling van zonlicht klein is, het nog steeds de rotatiesnelheid en poolrichting van een asteroïde aanzienlijk kan veranderen als het voldoende tijd heeft om te handelen.
“Net als het verhaal over de schildpad en de haas, wint langzaam en gestaag zonlicht de race over de snelwerkende, maar minder effectieve schok van botsingen tussen asteroïden. Zonlicht in de ruimte houdt nooit op ', zegt Bottke,' en de meeste asteroïden zijn er vanwege hun leeftijd veel aan blootgesteld. '
Met behulp van computersimulaties liet het team zien dat zonlicht de rotatiesnelheid van asteroïden van de familie Koronis langzaam heeft verhoogd en verlaagd sinds ze 2 tot 3 miljard jaar geleden werden gevormd. Opmerkelijker was dat ze ontdekten dat sommige gesimuleerde asteroïden werden gevangen in een speciale spintoestand die het slingeren van de as van de asteroïde (veroorzaakt door zwaartekrachtstoringen van de zon) dwong om met dezelfde frequentie te “kloppen” als de schommeling van de baan van de asteroïde ( veroorzaakt door zwaartekrachtverstoringen van de planeten). Deze toestand, een spin-baanresonantie genoemd, kan de rotatiesnelheid en spin-as van een asteroïde naar bepaalde waarden sturen.
'Deze resultaten geven ons een nieuwe manier om naar de asteroïden te kijken', zegt Vokroulicky. “We hopen dat dit werk observatieonderzoek naar veel verschillende regio's van de belangrijkste asteroïdengordel zal stimuleren. We hebben alleen de oppervlakte van dit interessante probleem bekrast. '
Oorspronkelijke bron: SWRI-persbericht
