Десятилетиями астрономов озадачивало, почему так много астероидов вращается хаотично, а не вокруг одной оси, и почему мелкие астероиды чаще кувыркаются медленно. Новое исследование, в основу которого легли данные космической миссии Gaia Европейского космического агентства показало, что ключевую роль играют столкновения с другими астероидами и воздействие солнечного света.
Миссия Gaia, сканируя все небо, собрала огромный массив данных о вращении астероидов, анализируя их световые кривые — изменения яркости объекта во время вращения. Когда, опираясь на эти данные, ученые построили график зависимости периода вращения от диаметра астероидов, они обнаружили нечто удивительное: четкую границу, которая разделяет две группы космических тел.
«Используя уникальный набор данных Gaia, передовое моделирование и инструменты искусственного интеллекта, мы раскрыли скрытую физику, формирующую вращение астероидов», — рассказал доктор Вэнь-Хань Чжоу из Токийского университета, представивший результаты на конференции EPSC-DPS2025 в Хельсинки.
Команда Чжоу создала новую модель эволюции вращения астероидов, учитывающую два ключевых процесса. С одной стороны, столкновения в поясе астероидов могут заставить их беспорядочно кувыркаться. С другой — внутреннее трение постепенно стабилизирует вращение, возвращая астероид к упорядоченному движению вокруг одной оси.
«Мы построили новую модель эволюции вращения астероидов, которая учитывает, какой из этих двух ключевых процессов перевешивает», — объяснил Чжоу.
Применив машинное обучение к каталогу астероидов Gaia, астрофизики обнаружили, что положение границы между группами астероидов почти идеально совпадает с предсказаниями их модели. Ниже этой границы находятся медленно кувыркающиеся астероиды с периодами вращения менее 30 часов, а выше — более быстро вращающиеся небесные тела.
Обычно кувыркание начинается, когда астероид вращается медленно — в таком состоянии его легче вывести из равновесия столкновением. Интересно, что солнечный свет, который, казалось бы, должен стабилизировать вращение, на кувыркающиеся астероиды действует слабее. Поверхность астероида поглощает солнечное тепло и переизлучает его, создавая крошечный импульс. Но у хаотично вращающихся тел разные участки поверхности постоянно меняются, и эффект от солнечного света усредняется, не давая устойчивого толчка в каком-либо направлении.
Открытие имеет важное практическое значение. Понимая связь между внутренней структурой астероидов и их вращением, можно определять физические свойства этих объектов. Полученные учеными данные подтверждают, что многие астероиды представляют собой рыхлые груды обломков с множеством пустот, покрытые толстым слоем пыли, и эта информация критически важна для защиты Земли от потенциально опасных астероидов. Рыхлый астероид отреагирует на кинетический удар (как в миссии NASA DART) совершенно иначе, чем твердое монолитное тело. Благодаря новым данным астрономы смогут создать каталог внутренних структур опасных астероидов, что станет ключом к разработке эффективных методов их отклонения.
Ранее астрономы обнаружили 63 новых молодых семейства астероидов.