Новый метод позволил найти 66 сверхбыстрых вращающихся астероидов, включая самый крупный из известных

Группа астрономов под руководством Д. Э. Вавилова (DiRAC Institute) обнаружила 66 астероидов, которые вращаются быстрее классического предела в 2,2 часа, причем два из них — 491384 и 566130, совершают полный оборот всего за пять минут, а астероид 491384 диаметром около 2,5 км стал самым крупным известным «сверхбыстрым» вращающимся объектом. Работа опубликована в виде препринта на сайте arXiv и основана на данных каталога Data Preview 2 обсерватории Веры Рубин.

Астероиды это не просто каменные глыбы, лениво дрейфующие в космосе. Многие из них вращаются, и скорость этого вращения может рассказать о том, из чего они состоят и как появились. До недавнего времени считалось, что крупные астероиды не могут вращаться быстрее чем один оборот за 2,2 часа, иначе центробежная сила разорвет их на части.

Но новые обзоры неба, такие как LSST в обсерватории имени Веры Рубин, начали находить объекты, которые этот запрет нарушают. Оказалось, что некоторые астероиды достаточно прочны, чтобы выдерживать быстрое вращение, и теперь у ученых появился инструмент, позволяющий надежно определять периоды вращения для тысяч объектов одновременно, не полагаясь на ручную проверку.

Главная сложность в изучении вращения астероидов по данным обзоров неба — это не сам метод измерения, а проверка надежности результата. В предыдущей работе по первичному обзору Рубин астрономы вручную проверяли каждый объект и из более чем двух тысяч астероидов смогли надежно определить периоды только для 76. Понятно, что для миллионов астероидов, которые обнаружит LSST, такой подход не годится.

Авторы разработали автоматическую процедуру, которая не только находит лучший период, но и оценивает, насколько ему можно доверять, а также сообщает о возможных альтернативных решениях.

Что нашли в данных Рубин

Ученые применили свой метод к каталогу Data Preview 2 обсерватории имени Веры Рубин, дополнив его наблюдениями из архива Asteroid Institute. Из всех астероидов они отобрали те, у которых было не менее 80 измерений блеска, — таких набралось 9417. После автоматической проверки надежности базовый фильтр прошли 1221 объект. Среди них оказалось 66 сверхбыстрых астероидов с периодом вращения меньше 2,2 часа. Для сравнения: без всякой фильтрации таких объектов было бы 1487, но большинство из них ложные. Астероидов с периодом меньше пяти минут в сырых данных нашлось 899, но после проверки осталось только пять.

Самые интересные объекты это 491384 и 566130. Первый вращается за 4,18 минуты и имеет диаметр около 2,53 км. Это самый крупный известный сверхбыстрый вращающийся астероид. Второй делает оборот за 5,34 минуты при диаметре около 2 км. Оба они относятся к C-типу (углеродные астероиды) и, чтобы не разорваться от центробежной силы, должны обладать значительной внутренней прочностью — порядка 2,3 МПа для 491384 и 0,9 МПа для 566130. Это сравнимо с прочностью слабо сцементированного грунта или глины. Для астероида размером в километр это очень много: обычные «кучи щебня» такой скорости не выдерживают.

Еще один любопытный объект — 676624. Его период 6,78 минуты сначала имел неоднозначность: данные Рубин допускали альтернативные периоды. Чтобы разобраться, ученые добавили наблюдения с телескопов Pan-STARRS. После этого альтернативы исчезли, и период 6,78 минуты стал единственным решением. Это хороший пример того, как дополнительные наблюдения помогают уточнить результат.

Открытие таких крупных и быстрых астероидов ставит под сомнение простое представление о том, что все астероиды — это рыхлые объекты, держащиеся вместе только гравитацией. Чтобы выжить при вращении с периодом в несколько минут, объект должен иметь внутреннее сцепление между частицами. Это может быть связано с составом, пористостью или историей столкновений. Изучая распределение астероидов по скорости вращения и размеру, можно понять, насколько прочны эти тела и как они эволюционируют под действием эффекта YORP — медленного раскручивания за счет теплового излучения.

Кроме того, работа показала важность автоматической оценки надежности. Сырые данные полны ложных периодов, и без строгой фильтрации можно было бы объявить сотни астероидов сверхбыстрыми там, где на самом деле ничего подобного нет. Метод, разработанный авторами, позволяет не только находить правильные периоды, но и указывать, насколько им можно доверять, что критически важно для будущих массовых обзоров неба.

В итоге ученые создали усовершенствованный метод определения периодов вращения астероидов, который автоматически выбирает оптимальное число гармоник Фурье для каждого объекта и оценивает надежность решения с помощью статистических тестов. Применив этот метод к данным обсерватории имени Веры Рубин, они нашли 66 сверхбыстрых вращающихся астероиды, включая два необычно крупных, 491384 и 566130, которые вращаются быстрее, чем это возможно для простых гравитационно связанных тел. Это указывает на наличие у них значительной внутренней прочности.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях