Usare le maree per dare un’occhiata agli asteroidi interni

Titolo: Limitare le parti interne degli asteroidi attraverso incontri ravvicinati

Autori: Jack T Dinsmore, Julian de Wit

Fondazione del primo autore: Dipartimento di Fisica, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA

condizione: Pubblicato in MNRAS, 19 ottobre 2022

Gli asteroidi e altri piccoli oggetti nel sistema solare sono un banco di prova molto eccitante per le teorie sulla formazione del nostro sistema solare. In contrasto con gli interni dei pianeti, che sono stati trattati con alte pressioni, si ritiene che lo siano i pianeti interni Residuo relativamente puro Dall’età della formazione del sistema solare. Pertanto, le informazioni sugli interni dell’asteroide sono molto importanti.

screening degli asteroidi

Il modo più diretto per ottenere dati sull’interno di un asteroide in modo naturale è studiare direttamente i frammenti di asteroidi in laboratorio. Ciò include pezzi di asteroidi che hanno raggiunto la Terra sotto forma di meteoriti, o campioni raccolti direttamente dalle astronavi. Il Osiride Rex La missione per restituire un pezzo dell’asteroide Bennu è prevista per il 2023.

Mentre lo studio diretto dei campioni in un laboratorio è certamente l’ideale, ottenere campioni o è molto costoso (tramite un’attività di restituzione del campione) o dipende dalla relativa casualità dei meteoriti che cadono sulla Terra. Naturalmente, dato il effetti devastanti I grandi meteoriti hanno un impatto sulla Terra, probabilmente non dovremmo essere troppo tristi per i campioni di meteoriti molto sparsi. In effetti, esiste un gruppo molto più ampio di asteroidi che è vicino alla terra, ma (per fortuna) non funziona mai. questo è tutto Asteroidi vicini alla Terra, con cui possiamo ottenere dati precisi quando volano vicino alla Terra, semplicemente osservandoli con i telescopi. Tuttavia, si potrebbe pensare che questo possa darci solo informazioni sulla superficie degli asteroidi.

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Gli autori di oggi sfidano questa visione proponendo un modo intrigante di come le osservazioni di asteroidi durante incontri ravvicinati con la Terra possano portare a limitazioni non solo sulla superficie dell’asteroide, ma anche al suo interno.

Maree, cosa fanno e da cosa dipendono

Lo strumento che ci permette di osservare l’interno degli asteroidi è la gravità, più specificamente interazioni di marea. Le maree sono un fenomeno relativamente ben noto, in cui le interazioni di marea tra la Terra e la Luna fanno sì che il livello del mare si abbassi e fluisca periodicamente. Tuttavia, non è solo il corpo più piccolo a influenzare il corpo più grande; La Terra colpisce anche il corpo più piccolo. Per la nostra luna, questo significa che le interazioni di marea causano la luna Lentamente muovendosi da terraUna media di 4 cm all’anno. Di conseguenza, il periodo orbitale della luna e la sua velocità angolare diminuiscono.

Figura 1: Confronto della distribuzione della densità recuperata dall’asteroide (pannelli di sinistra) con la distribuzione della densità reale (pannelli di destra). Questo test mira a recuperare il nucleo artificiale dell’asteroide, che è stato recuperato con una precisione di una parte per mille (pannelli inferiori). Figura 4 nel documento.

Ora, anche se su scala più piccola, e tuttavia molto simili in linea di principio, le interazioni di marea si verificano anche quando un asteroide ha un incontro ravvicinato con la Terra. Durante il sorvolo, la grande massa della Terra causerà la coppia di marea sull’asteroide e quindi la cambierà ed è probabile che influisca su entrambi frequenza angolare di rotazione e frequenza angolare orbitale. Si scopre che l’ampiezza e la durata di questi disturbi della velocità angolare dipendono fortemente dalla struttura interna dell’asteroide, o più precisamente, dalla struttura dell’asteroide. momenti di stallo. Il momento di inerzia determina quale coppia (la forza applicata a un braccio di leva) sarà necessaria per ottenere ciò che si desidera accelerazione angolare Su alcuni temi selezionati. Dipende esclusivamente dalla massa corporea e dalla distribuzione della massa. Ciò significa che se sappiamo esattamente come è distribuita la massa in un asteroide, possiamo idealmente calcolare come le maree dalla Terra cambierebbero la velocità angolare dell’asteroide.

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Recupero delle distribuzioni di massa degli asteroidi

Gli autori dell’articolo di oggi hanno posto la domanda inversa. Supponendo di poter osservare la variazione della velocità angolare dell’asteroide, possiamo conoscere la distribuzione della massa all’interno dell’asteroide?

Gli autori hanno sviluppato un algoritmo che fa proprio questo e lo hanno testato utilizzando dati generati industrialmente. La figura 1 mostra la vera distribuzione dell’intensità (come nell’iniezione sintetica) nei pannelli di destra rispetto alla distribuzione dell’intensità recuperata nei pannelli di sinistra. Gli autori hanno scoperto che il loro algoritmo recupera con sicurezza l’infrastruttura di un asteroide artificiale, il che è promettente.

Figura 2: Confronto di due diversi modelli utilizzati per la distribuzione della densità degli asteroidi (pannelli superiori vs. pannelli inferiori). Il fatto che il cuore sia fortemente restaurato o meno dipende dal modello utilizzato. Figura 8 nel documento.

L’algoritmo degli autori è anche correlato alle limitazioni. Ad esempio, è meglio che un asteroide sia molto vicino alla Terra, il che richiede una distanza di almeno 18 raggi terrestri. Inoltre, richiede dati molto accurati sull’evoluzione della velocità dell’asteroide durante l’incontro. Un’altra considerazione è che la distribuzione della densità di output dipende anche dal modello utilizzato all’interno dell’algoritmo. Per questo motivo, l’autore ha confrontato più modelli (vedi Figura 2) e ha evidenziato la necessità di monitorare gli asteroidi reali per considerare e confrontare anche una varietà di modelli.

La teoria delle maree è un potente strumento in astrofisica e ha visto molte applicazioni di successo (cioè la comprensione sistemi di esopianetiIndagine Il risultato della fusione dei buchi neri con le stellespiegare Strane caratteristiche in galassie lontane). Gli autori di oggi aggiungono un’altra interessante applicazione: l’esame degli interni degli asteroidi durante gli incontri ravvicinati con la Terra. Sarà emozionante vedere quando i telescopi possono misurare i dati di velocità di un asteroide in visita con una precisione sufficiente per applicare il metodo odierno della carta a un vero asteroide.

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Astrobite A cura di Suchitra Narayanan

A proposito di Konstantin Gerbig

Sono uno studente di dottorato in astronomia alla Yale University. Sono interessato alla teoria Exo e ai dischi protoplanetari e ne faccio simulazioni acquatiche. Amo anche la musica, così come la salsa e il tango.

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