lauantai 8. maaliskuuta 2014

Asteroidi pirstoutui


Avaruuskaukoputki Hubble on onnistunut valokuvaamaan pääasteroidivyöhykkeellä [1] olevan asteroidin pirstoutumisen ainakin kymmeneen pienempään kappaleeseen. Ilmiö on harvinainen ja vastaavia pirstoutumisia on aikaisemmin nähty ainoastaan komeetoilla. Asteroidi P/2013 R3 on kuitenkin kiveä, joten kyseessä on mitä harvinaisin tapahtuma.

Asteroidi löydettiin syyskuun 15. 2013 Catalina ja Pan STARRS kartoitusohjelmassa. Tutkijoiden mielenkiinnon herätti sen sumuinen ulkonäkö, jonka alkuperän Keck-observatoriolla otetut kuvat lokakuun 1. päivältä osoittivat olevan muodostunut kolmesta kappaleesta.

Lopullisen varmuuden pirstoutuneesta asteroidista saatiin Hubblella otetuista kuvista lokakuun lopun ja tammikuun puolivälin välillä. Neljä kappaleista on noin 400 metriä halkaisijaltaan. Jokaisella suuremmalla kappaleella on oma komeettamainen pyrstö.

Asteroidin pirstoutumiseen on useita syitä. Ensimmäiseksi mieleen tuleva syy on asteroidien välinen törmäys. Tutkijoiden mukaan tällä kertaa tästä ei kuitenkaan ole kysymys, sillä jos näin olisi tapahtunut, pirstoutuneet osat erkanisivat toisistaan suuremmalla nopeudella kuin mitä nyt niiden vauhdin on havaittu olevan.

Todennäköisin syy on Auringon valon aiheuttama pyörimisnopeuden kasvu [2]. Lopulta pyörimisnopeus on kasvanut niin suureksi, että kappaleiden välinen gravitaatio ei ole pystynyt pitämään kappaleita yhdessä, vaan ne ovat irronneet toisistaan keskipakoisvoiman vaikutuksesta. Tällainen hajoaminen edellyttää, että asteroidi oli koostunut useammasta erillisestä kappaleesta, jotka olivat vain sattumalta takertuneet toisiinsa. Voi olla, että kivikasa-asteroidi on syntynyt asteroidien välisen törmäyksen vaikutuksesta ehkä miljardeja vuosia sitten.

Huomautukset

[1] pääasteroidivyöhyke sijaitsee Marsin ja Jupiterin ratojen välissä. Siellä arvellaan olevan satojatuhansia asteroideja Aurinkoa kiertävällä radalla.

[2] ilmiö tunnetaan YORP-ilmiönä (Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack–ilmiö), joka muuttaa asteroidien ja muiden pienten kappaleiden pyörimisnopeuksia. Ilmiö selittyy auringonvalon imeytymisellä ja uudelleen emittoitumisella infrapunaisella aallonpituudella silloin, kun kappale on epäsäännöllisen muotoinen. Pyöreisiin kappaleisiin tällä ilmiöllä ei ole vaikutusta.

Pyörimisnopeutta muuttava voima syntyy kappaleen absorption ja emission välisestä ajallisesta viipeestä; emissio on voimakkainta kappaleen päiväpuolella noin kello 14 suunnassa. Infrapunaisen säteilyn aiheuttama vääntömomentti on äärimmäisen vähäinen, joten havaittaviin muutoksiin pyörimisnopeudessa kuluu hyvin pitkiä aikoja ja samalla se selittää pirstoutumisen harvinaisuuden.

Jos kappaleen pyörimissuunta on sama kuin sen kiertosuunta Auringon ympäri, YORP-ilmiö laajentaa myös spiraalimaisesti kappaleen kiertorataa. Vastaavasti jos pyörimissuunta on vastakkainen kiertosuunnalle, rata muuttuu spiraalimaisesti lyhyemmäksi. Tämä ilmiö toimii myös suuremmilla ja säännöllisenmuotoisilla kappaleilla.