Астронет: Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ Хаббл увидел результат столкновения астероидов. http://variable-stars.ru/db/msg/1247737

Хаббл увидел результат столкновения астероидов.
21.10.2010 21:50 | Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва

В январе этого года с помощью космического телескопа Хаббл были получены снимки странного Х-образного объекта - астероида P/2010 A2 . Последующие наблюдения на космическом телескопе преподнесли ряд сюрпризов в представления о столкновении. Астрономы во главе с Дэвидом Джюиттом (David Jewitt) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе были удивлены, обнаружив, что столкновение произошло не недавно, а на самом деле почти за год до обнаружения этого объекта. Вполне вероятно, что столкновение двух астероидов было в феврале или марте 2009 года.

Большинство астероидов главного пояса представляют собой каменные и металлические тела, вращающиеся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Предполагается, что основными процессами, приводящими к образованию и разрушению малых тел, являются столкновения между ними и их вращение. В результате образуется пыль, дающая вклад в зодиакальный свет, аналогично пылевым дискам вокруг других звезд.

P/2010 A2 был впервые обнаружен 6 января 2010 года Лабораторией поиска околоземных астероидов имени Линкольна (Lincoln Near Earth Asteroid Research - LINEAR) и был тогда классифицирован как коротко-периодическая комета, исходя из его орбиты и диффузной структуры. Правда, орбитальные элементы (полуось a = 2.290 а.е., эксцентриситет e = 0.1244, наклонение i = 5.25°) этого объекта переопределили его как комету главного пояса астероидов.

Рисунок 1. Изображение объекта P/2010 A2, полученное с помощью 1.8 м телескопа Spacewatch на Китт Пик (LINEAR) 6 января 2010 года. . (Изображение: Bob McMillian и Jim Scotti, Spacewatch/University of Arizona).

Последующие наземные наблюдения в начале января 2010 года выявили пекулярную морфологию объекта, которая была совсем не похожа на ранее наблюдавшуюся у комет, что заставило предположить другой процесс образования, чем у нормальных комет (у комет из-за воздействия солнечного излучения происходит сублимация льда). Пыль в тонком хвосте не связана непосредственно с ядром, тогда как у типичных комет хвосты тянутся от пылевой комы, окружающей ядро, и имеют вееробразную форму. Изображения Хаббла, полученные в январе 2010 года с помощью Wide Field Camera 3, подтвердили точечность ядра и тонкий необычный диффузионный хвост с хорошо выраженной крестообразной структурой. Кроме того, в отличие от других комет главного пояса, P/2010 A2 находится во внутренних областях этого пояса, где преобладают твердые тела, сформированные при высоких температурах, а не изо льда. Предполагалось, что объект образовался при столкновении двух астероидов.

В течение последующих шести месяцев с января по май 2010 года был произведен мониторинг расширения остатков столкновения астероидов с помощью космического телескопа Хаббла. В результате было определено, что P/2010 А2 составляет около 120 метров в ширину, а частицы пыли, из которых состоит хвост, имеют размер от 1 мм до 2,5 см в диаметре. Судя по остаткам столкновения можно предположить, что меньший астероид, имеющий размеры от 3 до 5 метров в диаметре, столкнулся с большим телом со скоростью около 18000 км/час. При этом произошло полностью испарение меньшего астероида, с частичным выбросом вещества с большего тела.

В результате наблюдений стало ясно, что столкновение произошло не в начале 2010 года. Предполагалось, что осколки от события должны быстро расширяться подобно осколкам шрапнели. Поэтому и было задано время наблюдений на космическом телескопе в течение 5 месяцев чтобы осколки распались, и можно было бы увидеть картинку процесса в целом. Но ничего подобного не произошло: обнаружено, что объект расширяется очень медленно. По вычислениям Д. Джюитта столкновение произошло в феврале или марте 2009 года. Тонкая филаментарная структура объекта не меняет своей структуры в течение всего периода наблюдений, и при пересечении Землей плоскости орбиты объекта тоже. А это свидетельствует о том, что наблюдаемая структура не является следствием эффекта проекции. Надо отметить, что эти наблюдения телескопа Хаббла - первые в своем роде: впервые произведен мониторинг столкновения астероидов.

Рисунок 2. Здесь представлена анимация, основанная на снимках объекта с помощью телескопа Хаббл, в течение января-мая 2010 года. Изображения камеры WFC 3 имеют разрешение 0.04 сек на пиксель, время накопления 2600 секунд. Каждое изображение составляет 10" по высоте. .(Видео: NASA, ESA and D. Jewitt (UCLA).

Столкновения между астероидами неизбежны, и, конечно, разрушительны. По оценкам Джюитта астероиды, имеющие современные размеры, сталкиваются в среднем 1 раз в год. При этом мелкие осколки, пыль, выбрасываются в межпланетное пространство.

Наблюдения подобных явлений актуальны, они отвечают на важные вопросы: откуда взялась пыль в Солнечной системе и сколько ее образуется из-за таких столкновений, в противовес кометарной гипотезе (согласно которой основной вклад в пыль в нашей системе вносят именно кометы). Кроме того, изучая то, что происходит непосредственно рядом с нами, мы можем многое узнать и про пылевые диски вокруг других звезд, т.к. они, скорее всего, образуются таким же образом.

Оба столкнувшихся астероида, скорее всего, являются остатками взаимодействия между еще большими астероидами, которое могло произойти 10 или 100 миллионов лет назад. Процесс, снивелировавший большие тела к меньшим, так называемая столкновительная шлифовка, считается основным, посредством которого разрушаются астероиды.

Объяснения Х-образной формы нет. Крестообразные филаменты в голове объекта могут быть вызваны тем, что столкновение было несимметричным, при этом более массивные частицы рассеиваются намного медленнее и дают жизнь более долговечным структурам. Хотя изображения Хаббла дают полное свидетельство столкновения, нельзя исключать и альтернативные объяснения. В одном из просчитанных сценариев вращение небольшого астероида, возрастающее от давления Солнца и потери массы, может сформировать хвост такой формы. Ясно, что наблюдаемый хвост объекта образован тем же механизмом, что и тот, который производит кометные хвосты - давление излучения от Солнца на частицы пыли, выбрасываемые из ядра объекта.

Еще один вопрос: почему же до сих нет тысяч изображений Хаббла, на которых был бы представлен весь спектр столкновительных форм астероидов? На самом деле "поймать" столкновения астероидов на камеру трудно, потому что крупные столкновения редки, в то время как мелкие, такие, как тот, в результате которого образовался P/2010 A2, чрезвычайно слабые. Столкновение изначально не было замечено из-за того, что астероиды в этом момент находились по отношению к Земле за Солнцем. Обсерватория LINEAR увидела только кометообразный хвост, образовавшийся после столкновения. И только телескоп Хаббл разрешил Х-образную форму, показав, что здесь не просто кометарный хвост.

Оптимизма добавляет тот факт, что время, в течение которого было видно облако пыли от столкновения, составляет больше года, т.е. можно ожидать найти подобные объекты в любое время и с помощью аппаратуры, подобной LINEAR. Но, конечно, чтобы видеть такие слабые события, нужны светосильные телескопы. Можно ожидать, что планируемый к вводу 8.4 метровый телескоп Large Synoptic Survey Telescope (LSST) будет видеть десятки подобных столкновений практически сразу после момента события. LSST - телескоп, который будет сканировать небо неделями, чтобы засекать именно такие явления, как SN или астероиды вблизи Земли.

Планируется использовать Хаббл снова в 2011 году для рассмотрения этого остатка P/2010 A2. Ученые надеются увидеть как далеко может простираться пыль, отбрасываемая давлением излучения Солнца и как будет эволюционировать Х-образная структура.

Результаты наблюдений опубликованы в журнале Nature.