В научном мире порой бывает непросто отличить реальные физические процессы от технических погрешностей оборудования. В свежей статье, опубликованной в The Planetary Science Journal, Джессика Саншайн и её коллеги из Мэрилендского университета описывают именно такой неоднозначный случай. Исследователи обратили внимание на странные веерообразные структуры на поверхности Диморфоса — астероида, ставшего целью тарана миссии NASA DART. Сначала эти узоры приняли за обычные помехи изображения, но после цифровой обработки снимков, проведения баллистических расчетов и серии экспериментов ученые пришли к выводу: перед ними — первое в истории подтверждение активного переноса материи между двумя астероидами.
Диморфос является спутником более крупного астероида Дидим (Didymos). Эта пара находится на расстоянии всего 1,2 км друг от друга. Астрономы давно предполагали, что небольшие небесные тела могут терять вещество в районе экватора под действием YORP-эффекта (эффекта Ярковского — О’Кифа — Радзиевского — Паддака). Суть его в том, что солнечный свет неравномерно прогревает поверхность астероида, а последующее инфракрасное излучение создает реактивный момент. В течение миллионов лет это постепенно раскручивает объект, пока центробежные силы не начинают буквально срывать фрагменты породы с его поверхности.
Изначально авторы исследования не планировали доказывать эту теорию — их просто заинтересовал необычный рельеф Диморфоса. Предположение о дефекте линз отпало, когда после программного удаления теней от крупных валунов выяснилось, что лучистые структуры вполне реальны. Все они сходились в районе экватора на той стороне астероида, которая направлена в сторону от Дидима.
Убедившись в реальности феномена, ученые приступили к поиску причин. Сейсмические толчки не могли создать столь упорядоченный «веерный» рисунок, а версия об электростатическом подъеме пыли не объясняла локализацию источника в конкретной точке. В итоге исследователи остановились на наиболее правдоподобном варианте: Диморфос подвергается «бомбардировке» частицами вещества, прилетающими с его соседа-гиганта.
Отсутствие выраженных ударных кратеров говорило о том, что столкновения происходят на крайне низких скоростях. Орбитальное моделирование подтвердило эту догадку: фрагменты, покидающие экватор Дидима на скорости около 30,7 см/с (что медленнее неспешного шага человека), врезаются в дальнюю сторону Диморфоса на скорости всего 6 см/с. Этого импульса достаточно, чтобы рыхлые конгломераты пыли, которые ученые прозвали «космическими снежками», распадались при контакте. Важно понимать, что речь идет не о водяном льде, а о мелкодисперсном силикатном порошке, характерном для астероидов S-типа.
Для верификации гипотезы о переносе массы были задействованы мощности суперкомпьютеров Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Моделирование удара метрового сгустка частиц о каменистую поверхность дало результат, практически идентичный снимкам с зонда: крупные валуны блокировали поток пыли, создавая за собой зоны «тени» и формируя характерные веерообразные расхождения.
Финальным этапом стал натурный эксперимент в лаборатории: ученые создали миниатюрный ландшафт с окрашенным гравием и с помощью высокоскоростной съемки зафиксировали, как при падении небольшого объекта формируются пылевые лучи, в точности повторяющие компьютерную модель и реальные фотографии. Совокупность этих данных позволяет официально заявить об открытии процесса межзвездного обмена веществом внутри бинарной системы.
Вскоре у астрономов появится шанс проверить свои выводы на практике. В декабре к системе Дидим — Диморфос прибудет европейский аппарат «Гера». Его основная задача — детально изучить итоги миссии DART, которая не только успешно изменила орбиту астероида, но и деформировала его структуру. Наблюдения «Геры» покажут, сохранились ли обнаруженные «веера» и как удар зонда повлиял на интенсивность обмена веществом между небесными телами. Дополнительная информация об этой уникальной двойной системе ожидается уже в течение ближайшего года.
