Το φως θέτει σε περιστροφή τους αστεροειδείς

Πηγή: BBC, 7 Μαρτίου 2007

Ο σταθερός βομβαρδισμός με δισεκατομμύρια μικροσκοπικά σωματίδια του φωτός που έρχονται από τον ήλιο διαμορφώνει το ηλιακό μας σύστημα, έχουν παρουσιάσει πρόσφατες μελέτες. 

Καθώς το λεπτό ηλιακό 'ντους' βρέχει τα αντικείμενα, όπως είναι οι αστεροειδείς, μπορεί να αλλάξει την τροχιά και την περιστροφή τους με σταθερό ρυθμό.

Το ντους των ηλιακών σωματιδίων μπορεί να κάνει τους αστεροειδείς να περιστρέφονται γρηγορότερα

Αν και ο μηχανισμός που περιγράφει το φαινόμενο ήταν γνωστός για πολλά χρόνια, δεν έχει φανεί ποτέ πριν.

Τώρα όμως τρεις χωριστές μελέτες, που δημοσιεύονται στο Nature και Science, έχουν παρατηρήσει και έχουν μετρήσει αυτές τις μικροσκοπικές αστρικές ωθήσεις σε δύο περιστρεφόμενους αστεροειδείς.

Και οι μελέτες αποκαλύπτουν ότι και οι δύο αστεροειδείς αρχίζουν βαθμιαία να περιστρέφονται ολοένα και γρηγορότερα, κάτι το οποίο θα μπορούσε τελικά να δημιουργήσει ένα νέο τοπίο  στο ηλιακό μας σύστημα.

"Εάν μπορούμε να αναγκάσουμε τους αστεροειδείς να περιστραφούν πολύ γρήγορα, υπάρχει μια πραγματικά καλή πιθανότητα αυτά τα αντικείμενα να σπάσουν στα δύο", λέει ο Δρ Stephen Lowry, πλανητικός αστρονόμος στο πανεπιστημιακό Μπέλφαστ και επικεφαλής συντάκτης της μιας ανακοίνωσης. 

Σε αυτήν την περίπτωση, τα δύο κομμάτια θα μπορούσαν να σχηματίσουν ένα δυαδικό σύστημα αστεροειδή, όπου τα δύο αντικείμενα θα στρέφονται το ένα γύρω από το άλλο, πρόσθεσε.

"Είναι ένα φαινόμενο που έχει επιπτώσεις βαθμιαία στην εξέλιξη του ηλιακού συστήματος," είπε ο Δρ Mikko Kaasalainen του πανεπιστημίου του Ελσίνκι, που είναι συντάκτης της ανακοίνωσης στο Nature.

Τυχαία περιστροφή

Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (Yorp) από τους αστρονόμους που έκαναν τις βασικές παρατηρήσεις και που οδήγησαν στη θεωρία.

Αυτή η θεωρία περιγράφει τη ροπή, ή την περιστροφική δύναμη, που δημιουργείται όταν κτυπούν ελαφριά σωματίδια την επιφάνεια ενός αντικειμένου, αναγκάζοντας το να θερμανθεί.

"Καθώς δε η θερμότητα επανεκπέμπεται ασκείται μια δύναμη ανάκρουσης (οπισθοχώρησης)", λέει ο Δρ Lowry.

"Ανάλογο φαινόμενο έχουμε όταν φεύγει μια σφαίρα από ένα όπλο και αυτό οπισθοχωρεί"

Η θεωρία αυτή προτάθηκε προκειμένου να εξηγηθούν διάφορα φαινόμενα ηλιακών συστημάτων που παρουσιάζουν ιδιαίτερη κανονική συμπεριφορά.

Παραδείγματος χάριν, αστρονόμοι που εξετάζουν ένα σμήνος αστεροειδών γνωστό ως οικογένεια Koronis, που βρίσκεται στην κύρια ζώνη αστεροειδών μεταξύ του Άρη και του Δία, παρατήρησαν ότι τα μεγαλύτερα κομμάτια περιστρέφονταν σε δύο ευδιάκριτες διευθύνσεις.

Το σμήνος θεωρήθηκε πως είναι το αποτέλεσμα μιας καταστροφικής σύγκρουσης πάνω από δύο δισεκατομμύρια έτη πριν, που θα είχε σκορπίσει τα ασταθή περιστρεφόμενα κομμάτια σε όλη την περιβάλλουσα περιοχή.

Χωρίς την επίδραση YORP που ευθυγραμμίζει εκ νέου τα αντικείμενα, αυτή η τυχαία κίνηση θα φαινόταν ακόμα και σήμερα.

Αλλά μπορεί, επίσης, να εξηγηθεί από τη θεωρία YORP και ένα άλλο φαινόμενου, όπως αυτό των δυαδικών αστεροειδών.

Μικροσκοπικές αλλαγές

Αλλά αν και οι αστρονόμοι είχαν αρκετές ενδείξεις για την ύπαρξη του φαινομένου, δεν είχε φανεί ποτέ καμιά άμεση παρατήρηση.

Αλλά τώρα δύο ομάδες έχουν αναλύσει χωριστά περιστρεφόμενους αστεροειδείς και ήταν σε θέση έτσι να μετρήσουν τη μεταβολή του σπιν τους. Ήταν σε θέση επίσης να προβλέψουν την πιθανή μελλοντική μοίρα των βράχων αυτών.

Η ομάδα από τη Φινλανδία δημιούργησε μοντέλα σε υπολογιστές του αστεροειδή Απόλλων 1862 (αριστερά).

Μια ομάδα, με επικεφαλής τον Δρ Lowry και Patrick Taylor του πανεπιστημίου του Cornell, χρησιμοποίησε οπτικά τηλεσκόπια και ραντάρ για να ελέγξει τον αστεροειδή γνωστό ως 2000 PH5, που κάνει τακτικά περάσματα κοντά στη Γη.

Στην πιο στενή επαφή του με τη Γη  ο βράχος, διαμέτρου 114 μέτρων, ήρθε σε απόσταση 1,8 εκατομμυρίων χλμ από τη γη.

"Καθώς περιστρέφεται ο αστεροειδής, η φωτεινότητα του αυξομειώνεται, που συσχετίζεται άμεσα με το πόσο γρήγορα περιστρέφεται", τονίζει ο Lowry.

Με το συνδυασμό τεσσάρων ετών οπτικών πληροφοριών και με το ραντάρ να βρίσκει το μέγεθος και τη μορφή του αντικειμένου, η ομάδα ήταν σε θέση να μετρήσει την αυξανόμενη περιστροφή του αστεροειδή και επομένως το μέγεθος του φαινομένου YORP.

"Αυτήν την περίοδο περιστρέφεται κάθε 12 λεπτά και ανιχνεύσαμε μια αλλαγή ενός χιλιοστού του δευτερολέπτου ετησίως", προσθέτει ο Lowry. "Είναι μια μικροσκοπική, μικροσκοπική επίδραση αλλά δρα κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών."

Η ομάδα προβλέπει ότι κατά τη διάρκεια των επόμενων 15 έως 40 εκατομμυρίων ετών ο αστεροειδής θα επιταχυνθεί βαθμιαία έως ότου φτάσει η περίοδος του τα 20 δευτερόλεπτα. 

Σε αυτό το σημείο, ο βράχος μπορεί να σπάσει και να διαμορφώσει ένα σμήνος μικρότερων αστεροειδών ή ένα νέο δυαδικό σύστημα.

Μεγάλες επιπτώσεις

Μια άλλη ομάδα από τη Φινλανδία με επικεφαλής τον Kaasalainen έχει υπολογίσει τις αλλαγές σε έναν άλλο αστεροειδή τον Απόλλωνα 1862, ένα βράχο πλάτους 1.4 χλμ σε μια τροχιά περίπου 340 εκατομμύρια χλμ από τη Γη.

Αντί να κάνουν νέες παρατηρήσεις, οι ερευνητές εξέτασαν τα ιστορικά στιγμιότυπα του αντικειμένου, που χρονολογούνται από το 1980. Από παρατηρήσεις που ξεκίνησαν το 1980, και συνεχίστηκαν το 1982, το 1998 και το 2005 ήταν σε θέση να εξαγάγουν λεπτομέρειες που θα μπορούσαν να ελεγχθούν σε σχέση με ένα θεωρητικό μοντέλο και να απορρίψουν άλλα φαινόμενα.

Το αποτέλεσμα ήταν επίσης πολύ λεπτό και δύσκολο.

"Η τρέχουσα περίοδος περιστροφής του Απόλλωνα είναι περίπου τρεις ώρες και η μεταβολή είναι τέσσερα χιλιοστά του ενός δευτερολέπτου μόνο ετησίως," είπε ο Δρ Kaasalainen. Δηλαδή, η προσομοίωση της συμπεριφοράς του αστεροειδή έδειξε ότι η ταχύτητα περιστροφής είχε αυξηθεί ελαφρά, το ισοδύναμο μιας επιπλέον πλήρους περιστροφής κάθε 40 χρόνια.

Αν και και τα δύο αποτελέσματα ήταν απείρως μικρά, οι επιπτώσεις είναι πολύ μεγαλύτερες, ειδικά για τα μοντέλα της εξέλιξης του ηλιακού συστήματος, ανέφερε.

"Πρέπει να περιλάβουμε αυτήν την επίδραση της ακτινοβολίας στα μοντέλα, επειδή μπορεί να αλλάξει την τροχιά σε αστεροειδείς και να επηρεάσει την περιστροφή τους", μας πληροφορεί ο ίδιος. Δηλαδή, η επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί για παράδειγμα να διαταράσσει τους βράχους στη Ζώνη των Αστεροειδών, ανάμεσα στον Δία και τον Άρη, και να τους φέρνει σε πορεία προς τη Γη.

"Ξέρουμε τώρα ότι το ηλιακό σύστημα δεν εξελίσσεται μόνο λόγω της βαρύτητας."

Ο Lowry θεωρεί επίσης ότι είναι ένα κλειδί για να μάθουμε τι συνέβη στο παρελθόν.

"Οι αστεροειδείς είναι απομεινάρια από την έναρξη του ηλιακού συστήματος, έτσι αν κατανοήσουμε αυτούς τους αστεροειδείς, μπορούμε να πάρουμε μια ιδέα για το πως ήταν το ηλιακό σύστημα πριν σχηματιστούν οι πλανήτες", συνέχισε.

Τέλος. το φαινόμενο YORP ίσως εξηγεί γιατί οι αστεροειδείς με μήκος κάτω από 10 χλμ έχουν τόσο διαφορετικές μεταξύ τους ταχύτητα περιστροφής.