Skąd się bierze graniczna szybkość obrotu asteroid?
Zespół badawczy kierowany przez Dmitriia Vavilova z University of Washington stworzył program, który samodzielnie wyszukuje niewiarygodne wyniki pomiarów i wyklucza je z dalszych analiz. Zastosowanie tego narzędzia pozwoliło astronomom wskazać asteroidę o średnicy przekraczającej 2,5 kilometra, obracającą się w czasie nieco dłuższym niż cztery minuty. Nie znaleziono dotąd większej asteroidy o tak krótkim okresie obrotu. Wyniki badania udostępniono w serwisie „arXiv”.
Wiele asteroid może mieć postać luźnych zbiorowisk skalnych fragmentów, których spójność wynika jedynie z działania słabej grawitacji. Zbyt szybki obrót mógłby doprowadzić do rozpadu takiego obiektu. Z tego powodu asteroidy o średnicy większej niż około 150 metrów rzadko obracają się wokół własnej osi w czasie krótszym niż 2,2 godziny. To ograniczenie określa się mianem „bariery rotacyjnej” (ang. spin barrier). W przypadku większych obiektów przekroczenie tej granicy oznaczałoby, że do utrzymania ich struktury potrzebna jest siła silniejsza od grawitacji.
Nieregularna powierzchnia większości asteroid sprawia, że ilość odbijanego przez nie światła słonecznego zmienia się w trakcie obrotu. Rejestrując te wahania jasności, astronomowie mogą wyznaczać tempo obrotu poszczególnych obiektów.
Wstępne obserwacje przeprowadzone przez Obserwatorium Very C. Rubin w Chile przyniosły już identyfikację 19 asteroid, których prędkość obrotu przekracza wartość uznawaną za barierę rotacyjną.
W jaki sposób program rozpoznaje niepewne dane?
Obserwatoria takie jak Very C. Rubin nie rejestrują asteroid w równych odstępach czasu. Przerwy między pomiarami mogą utrudniać prawidłowe wyznaczenie okresu obrotu i prowadzić do błędnych oszacowań. Weryfikowanie każdego wyniku przez człowieka byłoby jednak bardzo pracochłonne ze względu na liczbę obiektów uwzględnianych w obserwacjach.
Astronomowie postanowili więc zautomatyzować analizę zmian jasności asteroid. Opracowany program dostosowuje sposób badania danych do konkretnego obiektu, wykrywa przerwy w obserwacjach i wskazuje pomiary budzące wątpliwości. Kiedy na podstawie dostępnych informacji nie da się ustalić jednej pewnej wartości okresu obrotu, narzędzie podaje kilka możliwych wyników oraz szacuje prawdopodobieństwo poprawności każdego z nich.
Badacze wykorzystali oprogramowanie do analizy danych o zmianach jasności asteroid zarejestrowanych przez Obserwatorium Very C. Rubin w kolejnych obserwacjach. Z grupy 9417 obiektów wybrali 66 kandydatów na asteroidy o wyjątkowo szybkim obrocie. Wśród nich znalazły się dwie asteroidy o średnicy większej niż 2 kilometry, których okres obrotu wynosił około pięciu minut.
Co można wywnioskować z bardzo szybkiego obrotu asteroidy?
Jednym z najciekawszych obiektów okazała się asteroida o oznaczeniu 491384. Astronomowie oszacowali jej średnicę na 2,53 kilometra, a czas potrzebny na wykonanie pełnego obrotu na zaledwie 4,18 minuty. Żadna znana dotąd asteroida o większych rozmiarach nie obraca się równie szybko.
Utrzymanie takiej struktury przy siłach związanych z obrotem wymaga znacznej wytrzymałości wewnętrznej. Asteroida musi zatem przypominać pod względem budowy pojedynczy, lity blok skalny, a nie luźne nagromadzenie fragmentów.
Badacze liczą, że dalszy rozwój programu umożliwi automatyczne przetwarzanie danych o asteroidach rejestrowanych podczas przeglądów nieba. Gdyby wiele obiektów widocznych na tym samym zdjęciu wykazywało zbliżone, nietypowe wahania jasności, mogłoby to świadczyć o problemach z wiarygodnością pomiarów. W takiej sytuacji oprogramowanie mogłoby wskazać zdjęcia, na których istnieje podejrzenie wystąpienia błędów.
Opracowana metoda może ułatwić dokładniejsze badanie struktury asteroid oraz ustalanie granic ich prędkości obrotu. Wyniki takich analiz mogą również zakwestionować dotychczasowe teorie na temat pochodzenia tych obiektów i zmian, jakim podlegały w historii Układu Słonecznego.
Mariusz Drzewiecki
