Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het vinden van de leeftijd van een contact binaire maan

Close-up van Dinkinesh &Selam van Lucy. Credit:NASA/Goddard/SwRI/John Hopkins APL/NOIRLAb/Brian May/Claudia Manzoni

Er zweven miljoenen asteroïden rond het zonnestelsel. Omdat er zo veel zijn, zou het geen verrassing moeten zijn dat sommige vreemd geconfigureerd zijn. Een recent voorbeeld van een van deze vreemde configuraties werd ontdekt toen Lucy, NASA's missie naar de Trojaanse asteroïden, een asteroïde in de hoofdgordel passeerde genaamd Dinkinesh.



Het ontdekte dat Dinkinesh een 'maan' had - en die maan was een 'contactbinair getal'. Het staat nu bekend als Selam en bestaat uit twee objecten die elkaar fysiek raken door de zwaartekracht, maar niet volledig in elkaar zijn opgegaan. Hoe en wanneer zo’n onverwacht systeem zich zou kunnen hebben gevormd, is het onderwerp van een nieuw artikel van Colby Merrill, een afgestudeerd onderzoeker aan Cornell, en hun co-auteurs aan de Universiteit van Colorado en de Universiteit van Bern. Het is gepubliceerd in Astronomy &Astrophysics .

In het artikel wordt vooral gekeken naar het moment waarop het systeem zich zou kunnen hebben gevormd, en dit gebeurt door middel van modellering. Een theorie over de vorming van asteroïden, het binaire Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack-effect, dat, omdat niemand de volledige naam wil zeggen, wordt afgekort tot het acroniem BYORP. Dit model legt in de eerste plaats uit hoe binaire asteroïdesystemen ontstaan.

In wezen versnelt de asteroïde zijn rotatie als gevolg van stralingsdruk. Uiteindelijk komt het, als gevolg van deze rotatiekrachten, op een punt waarop de zwaartekracht niet langer in staat is al het materiaal op het oppervlak vast te houden, en een deel van dat materiaal wordt de ruimte in geslingerd en uiteindelijk samengesmolten tot een ‘maan’ voor de toekomst. iets grotere asteroïde.

Dinkinesh is in geen enkel opzicht een ‘grote’ asteroïde; op het breedste punt heeft hij slechts een diameter van ongeveer 790 meter. Het is ook vernoemd naar het Amhaarse woord voor Lucy; de fossiele overblijfselen van een potentiële menselijke voorouder gevonden in Ethiopië en de naamgever van de NASA-missie. Zijn satelliet, Salem, is het Amhaarse woord voor 'vrede', maar er is nog een fossielenset gevonden in 2000 die, hoewel die van een kind, 100.000 jaar ouder was dan die van Lucy. Maar het is zelfs kleiner dan Dinkinesh:slechts ongeveer 220 meter op het breedste punt.

Maar Selam heeft eigenlijk twee breedste punten, omdat het gevormd is in wat technisch gezien een tweelobbig wordt genoemd, maar vaker wordt gezien als een "halter" -vorm. Dit kan gedeeltelijk te wijten zijn aan een andere kracht die de vorming van asteroïden beïnvloedt:de getijden.

Traditioneel denken mensen dat getijden worden veroorzaakt doordat onze maan rond de aarde beweegt. Getijden kunnen zich echter ook voordoen aan de binnenkant van asteroïden wanneer er een zwaartekracht wordt uitgeoefend op een klein lichaam door een nog kleiner lichaam dat zich toevallig dichtbij bevindt. Selam veroorzaakt bijvoorbeeld getijden op Dinkinesh, en om te begrijpen hoe de twee zich samen ontwikkelden, moet je begrijpen hoe die getijdenkrachten zich hebben ontwikkeld.

Het modelleren van zowel de getijdenkrachten als het BYROP-versnellingsproces is wiskundig complex. Dit geldt vooral omdat de invoer van de vergelijkingen die worden gebruikt om ze te modelleren veel onzekerheden bevat. Gelukkig bestaat er een wiskundige techniek die daarbij kan helpen.

De Monte Carlo-methode maakt gebruik van statistieken om een ​​‘juist’ antwoord te vinden door de invoer van vergelijkingen te variëren en de resultaten willekeurig te bemonsteren. De auteurs gebruikten deze techniek om te bepalen hoe lang het Dinkinesh / Selam-systeem in een baan om elkaar heen had gezeten, met behulp van gegevens zoals de afmetingen en omloopsnelheden van elk object. Ze kwamen met een antwoord van tussen de 1 en 10 miljoen jaar – niet erg lang in het grote schema van de evolutie van het zonnestelsel.

Gezien het feit dat dubbelsterren naar verwachting minstens 15% van de planetoïden in de buurt van de aarde uitmaken, en contactdubbelsterren tussen 14% en 30% van de kleine lichamen uitmaken die nog steeds groter zijn dan 200 m, zou het bestuderen van dit soort onverwachte systemen vruchtbaar kunnen zijn in het begrijpen hoe asteroïden in het algemeen worden gevormd.

Zoals het artikel vermeldt, is er meer werk nodig, vooral een analyse van de kraters op Selam, die een alternatief beeld van de ouderdom zouden kunnen opleveren. Aangezien we dit binaire systeem pas in november 2023 bij toeval hebben ontdekt, zullen die gegevens, en nog veel meer van de Lucy-missie, ongetwijfeld binnenkort beschikbaar komen.