Wetenschap
Nieuwe berekeningen koppelen de leeftijd van een baby-asteroïde
Een asteroïde die 'Lucy's baby' wordt genoemd nadat een NASA-ruimtevaartuig afgelopen november ontdekte dat hij in een baan om een andere asteroïde draait, is in feite een peuter in het zonnestelsel - slechts 2 à 3 miljoen jaar oud, schat een door Cornell geleid onderzoeksteam met behulp van nieuwe statistische berekeningen. .
Het team heeft de leeftijd van Selam afgeleid, een 'maantje' dat rond de kleine asteroïde Dinkinesh cirkelt in de belangrijkste asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter, alleen gebaseerd op de dynamiek of hoe het paar in de ruimte beweegt. Hun berekening komt overeen met die van NASA's Lucy-missie, gebaseerd op een analyse van oppervlaktekraters, de meer traditionele methode voor het dateren van asteroïden.
De nieuwe methode vormt een aanvulling op dat werk en heeft enkele voordelen:er is geen duur ruimtevaartuig voor nodig om close-upbeelden vast te leggen, zou nauwkeuriger kunnen zijn in gevallen waarin asteroïdeoppervlakken recente veranderingen hebben ondergaan, en kan in tientallen gevallen op de secundaire lichamen worden toegepast. van andere bekende binaire systemen, die 15% van de asteroïden in de buurt van de aarde uitmaken, aldus de onderzoekers.
"Het vinden van de leeftijden van asteroïden is belangrijk om ze te begrijpen, en deze is opmerkelijk jong vergeleken met de leeftijd van het zonnestelsel, wat betekent dat het enigszins recentelijk is ontstaan", zegt Colby Merrill, een doctoraalstudent op het gebied van lucht- en ruimtevaarttechniek. "Het verkrijgen van de leeftijd van dit ene lichaam kan ons helpen de bevolking als geheel te begrijpen."
Merrill is de eerste auteur van "Age of (152830) Dinkinesh-Selam Constrained by Secular Tidal-BYORP Theory", gepubliceerd in Astronomy &Astrophysics met co-auteurs Alexia Kubas, een promovendus op het gebied van astronomie en ruimtewetenschappen; Alex Meyer, een promovendus aan de Universiteit van Colorado, Boulder; en Sabina Raducan, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Bern in Zwitserland.
Merrill, een dynamiekexpert die deel uitmaakte van NASA's Double Asteroid Redirection Test (DART)-missie, waarbij in 2022 een ruimtevaartuig in het maantje Dimorphos neerstortte, keek nauwlettend toe toen het Lucy-ruimtevaartuig op 1 november 2023 langs Dinkinesh vloog en onverwachts ontdekte Selam.
Dit laatste bleek 'een buitengewoon uniek en complex lichaam' te zijn, zei Merrill - een zogenaamd 'contactdubbelster' bestaande uit twee lobben die in wezen aan elkaar geplakte puinhopen zijn en het eerste in zijn soort dat in een baan om een andere asteroïde draait. P>
Merrill en Kubas begonnen onmiddellijk met het modelleren van het systeem als afstudeerproject voor hun cursus 'Physics of the Planets', gegeven door Philip Nicholson, hoogleraar astronomie aan het College of Arts and Sciences (A&S).
Binaire asteroïden zijn dynamisch complexe en fascinerende objecten die betrokken zijn bij een soort touwtrekken, aldus de onderzoekers. De zwaartekracht die op de objecten inwerkt, zorgt ervoor dat ze fysiek uitpuilen en resulteert in getijden, die de energie van het systeem langzaam verminderen. Ondertussen verandert de straling van de zon ook de energie van het binaire systeem met een effect dat het binaire Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (BYORP) effect wordt genoemd.
Uiteindelijk zal het systeem een evenwicht bereiken waarin de getijden en BYORP even sterk zijn – een patstelling in het touwtrekken.
Ervan uitgaande dat deze krachten in evenwicht waren en gebruikmaakten van asteroïdegegevens die publiekelijk waren gedeeld door de Lucy-missie, berekenden de onderzoekers hoe lang het zou hebben geduurd voordat Selam zijn huidige toestand zou bereiken na vorming uit oppervlaktemateriaal dat werd uitgeworpen door een snel draaiende Dinkinesh. Gaandeweg zei het team dat het verbeterde ten opzichte van reeds bestaande vergelijkingen die ervan uitgingen dat beide lichamen even dicht waren en de massa van het secundaire lichaam negeerden.
Door ruwweg 1 miljoen berekeningen met verschillende parameters uit te voeren, leverden de resultaten een gemiddelde leeftijd voor Selam op van 3 miljoen jaar oud, waarbij 2 miljoen het meest waarschijnlijke resultaat was.
Het bepalen van de leeftijd van Selam bevordert vergelijkingen met Didymos en Dimorphos, het nog jongere systeem waarop NASA's DART-missie zich richt, en draagt bij aan het inzicht dat er voortdurend binaire systemen worden gecreëerd. De onderzoekers hopen nu hun nieuwe verouderingsmethode toe te passen op andere binaire systemen waarvan de dynamiek goed is gekarakteriseerd, zelfs zonder korte flybys.
"In combinatie met het tellen van kraters zou deze methode de leeftijd van een systeem beter kunnen beperken", zei Kubas. "Als we twee methoden gebruiken en ze zijn het met elkaar eens, kunnen we er meer vertrouwen in hebben dat we een betekenisvolle leeftijd krijgen die de huidige staat van het systeem beschrijft."
De berekeningen suggereren dat de asteroïde Selam jonger is dan het menselijke voorouderfossiel op aarde waarnaar het is vernoemd:de skeletresten van een driejarig meisje gevonden in Ethiopië, waarvan is vastgesteld dat het 3,3 miljoen jaar oud is. Selam betekent 'vrede' in de Ethiopische taal en wordt ook wel 'Lucy's baby' genoemd, verwijzend naar beroemde overblijfselen van menselijke voorouders die in 1974 werden gevonden en Lucy of Dinkinesh werden genoemd. De naar Lucy vernoemde NASA-missie is op weg om in 2027 Trojaanse asteroïden in de baan van Jupiter te bestuderen.