Томские ученые определили, что управляет астероидами, сближающимися с Землей и Юпитером
Ученые Томского государственного университета (ТГУ) изучили движение 1408 астероидов, сближающихся с Землей и Юпитером. Они выяснили, что на орбиты этих объектов заметно влияет не только гравитация Солнца, планет и Луны, но и трех крупнейших астероидов Главного пояса — Цереры, Паллады и Весты. Для точного прогноза также оказались важны релятивистские эффекты вблизи Солнца, сжатие Солнца, а для объектов с известными параметрами — световое давление и эффект Ярковского. Результаты исследования помогут точнее рассчитывать вероятность столкновения астероидов с Землей.
Предварительно ученые составили список из 4091 астероида, афелии орбит которых располагались на тот момент близко к орбите Юпитера. Из них 1408 астероидов сами сближаются с Землей (их еще называют околоземными), а также регулярно подходят достаточно близко к Юпитеру. Гигантская гравитация Юпитера способна резко изменить траекторию таких объектов, направив их в сторону нашей планеты.
«Мы поставили перед собой задачу оценить, какие силы надо учитывать при исследовании движения астероидов, сближающихся с Землей и Юпитером. Набор оцениваемых факторов включает гравитационное влияние планет, Луны, Плутона, трех крупнейших астероидов Главного пояса — Цереры, Паллады и Весты, сжатие Солнца, Земли и Юпитера, а также релятивистские эффекты от Солнца, планет, Луны и Плутона», — рассказала руководитель исследования, профессор физического факультета ТГУ, доктор физико-математических наук Татьяна Галушина.
Релятивистские эффекты связаны с теорией Эйнштейна: массивные тела искривляют пространство-время, и такое искривление слегка изменяет траекторию астероида. Вблизи Солнца эта поправка становится заметной.
«А для объектов с хорошо известными физическими параметрами необходимо принимать во внимание световое давление и эффект Ярковского», — добавила Татьяна Галушина.
Механизм этого эффекта таков: когда на астероиде день, его поверхность нагревается, а ночью остывает и переизлучает тепло. Это излучение действует как микроскопический реактивный двигатель, который за тысячи лет может заметно разогнать или притормозить космическое тело. Для пяти хорошо изученных астероидов томские ученые подтвердили, что эффект Ярковского обязательно нужно включать в модели движения.
Особое внимание ученые уделили негравитационным силам. В первую очередь, это световое давление — поток солнечных фотонов буквально толкает астероид. Для примерно половины объектов, чьи размеры и отражающая способность известны, этим эффектом пренебрегать нельзя. Необходимые данные нашлись для 113 объектов, и выяснилось, что примерно для половины из них влияние светового давления становится существенным.
Чтобы перепроверить полученные данные, астрономы ТГУ использовали независимый аналитический метод, который подтвердил результаты для объектов с длительной историей наблюдений.
По словам ученых, практическая значимость работы связана, в первую очередь, с астероидной безопасностью.
«Чем точнее мы понимаем движение потенциально опасного объекта, тем лучше можем рассчитать вероятность и время его возможного столкновения с Землей. Во-вторых, это космические миссии. Когда исследователи отправляют зонд на астероид за грунтом (как это было с Бенну) или пытаются изменить его траекторию, учет даже слабых негравитационных сил становится критически важным», — отметила руководитель исследования.
Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания. Целью данного этапа исследования был подбор оптимальной модели сил для изучения динамики астероидов, сближающихся с Землей и Юпитером. Теперь ученые работают над следующим этапом госзадания. Одна из его задач — получить оценки вероятности столкновения ряда астероидов с Землей.