Астероиды оказались акробатами: учёные выяснили, что заставляет их кувыркаться в космосе

Данные миссии Gaia Европейского космического агентства не только помогли уточнить орбиты тысяч астероидов, но и изменили наше представление о том, как эти тела ведут себя в пространстве. Новая теоретическая модель, основанная на анализе гигантского массива наблюдений, раскрывает физику их вращения и кувыркания. Это открытие не просто расширяет понимание динамики астероидов — оно имеет прямое прикладное значение для будущих миссий по планетарной защите, где точность расчётов может решить судьбу Земли.

Как Gaia раскрыла "секрет" кувыркающихся астероидов

Исследование, представленное на совместной конференции EPSC-DPS2025 в Хельсинки, стало результатом международного сотрудничества учёных из Европы и Азии. Анализируя световые кривые астероидов — изменения блеска по мере их вращения, — команда обнаружила закономерность, которую долго не удавалось объяснить.

"Используя уникальный набор данных Gaia, передовое моделирование и инструменты искусственного интеллекта, мы раскрыли скрытую физику, формирующую вращение астероидов, и открыли новое окно в недра этих древних миров", — заявил доктор Вэнь-Хань Чжоу, исследователь Токийского университета.

Сравнение скорости вращения и размеров астероидов выявило две отчётливые группы: одни вращались стабильно и быстро, другие — медленно и хаотично, словно каменные акробаты в невесомости. Долгое время учёные не могли понять причину такого деления, но данные Gaia позволили найти ответ.

Два ключевых фактора: столкновения и свет

В новой модели поведения астероидов основными управляющими силами признаны два процесса:

1. Столкновения между астероидами, которые выбивают тела из равновесия, вызывая хаотическое кувыркание.
2. Воздействие солнечного света, который, благодаря эффекту Ярковского, действует как невидимый "двигатель", стабилизируя вращение.

Когда астероид вращается медленно, каждое столкновение способно ввести его в беспорядочное движение. Но если вращение достаточно быстрое, солнечные фотоны создают устойчивое давление, которое выравнивает ось вращения. Именно этот баланс между хаосом и порядком формирует естественную границу между двумя популяциями астероидов.

"Мы построили новую модель эволюции вращения астероидов, которая учитывает 'перетягивание каната' между столкновениями и внутренним трением, возвращающим астероид к стабильному состоянию", — пояснил Чжоу.

Сравнение факторов, влияющих на вращение

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать, что все астероиды вращаются стабильно.
  Последствие: неверные расчёты при моделировании траекторий.
  Альтернатива: учитывать эффект столкновений и солнечного излучения в динамических моделях.
• Ошибка: игнорировать внутреннюю структуру тел.
  Последствие: неправильная оценка риска разрушения при ударе.
  Альтернатива: моделировать поведение рыхлых и твёрдых астероидов отдельно.
• Ошибка: недооценивать фотонное давление.
  Последствие: ошибка в прогнозах орбит на десятилетия вперёд.
  Альтернатива: включать эффект Ярковского в расчёты планетарной защиты.

А что если…

Что если астероид с рыхлой структурой столкнётся с аппаратом миссии по отклонению? В этом случае энергия удара распределится иначе, чем у монолитной "скалы". Именно поэтому понимание внутреннего состава столь важно — от этого зависит точность и эффективность любых защитных миссий, вроде DART.

Плюсы и минусы новой модели

FAQ

Что такое эффект Ярковского?
Это воздействие солнечного излучения, при котором астероид, нагреваясь и переизлучая тепло, получает небольшое реактивное ускорение.

Почему важна скорость вращения?
От неё зависит устойчивость орбиты и вероятность разрушения тела при ударе.

Как это поможет планетарной защите?
Модель позволяет прогнозировать реакцию астероидов на кинетический удар, повышая точность миссий по их отклонению.

Мифы и правда

Миф: астероиды вращаются хаотично из-за гравитации планет.
Правда: основное влияние оказывают столкновения и солнечный свет.

Миф: все астероиды — твёрдые камни.
Правда: большинство — рыхлые скопления обломков, удерживаемые гравитацией.

Миф: солнечный свет слишком слаб, чтобы влиять на большие тела.
Правда: его кумулятивный эффект заметен даже на телах в десятки километров.

3 интересных факта

1. Gaia наблюдает за более чем 150 000 астероидами, регистрируя их блеск с точностью до тысячных долей.
2. Астероиды диаметром менее 10 км чаще всего демонстрируют хаотическое кувыркание.
3. Миссия DART впервые подтвердила, что воздействие даже небольшого зонда способно изменить орбиту астероида.

Исторический контекст

Первые теории о вращении астероидов появились ещё в 1970-х годах, когда наблюдения были крайне ограничены. Модели того времени предполагали, что вращение стабильно и определяется только столкновениями. Однако с развитием космических телескопов и появлением Gaia стало ясно: поведение астероидов гораздо сложнее и динамичнее.

Таким образом, результаты исследования миссии Gaia меняют подход к изучению малых тел Солнечной системы. Теперь учёные могут не только предсказать, как именно астероид вращается, но и понять, из чего он состоит — что в будущем поможет защитить Землю от потенциальных угроз.