Астероид 2024 YR4 вращается за 19,5 минуты и эффективно переносит тепло на ночную сторону

Международная команда астрономов под руководством Томаса Мюллера из Института внеземной физики Общества Макса Планка в Германии изучила потенциально опасный астероид 2024 YR4 с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб и наземного телескопа Gemini North. Исследователи выяснили, что этот объект представляет собой быстро вращающуюся каменную глыбу размером около 60 метров, которая делает полный оборот вокруг своей оси всего за 19,5 минуты, а ее поверхность необычно хорошо проводит тепло. Работа принята к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступна в виде препринта на сервере arXiv.

Астероид 2024 YR4 это небольшой, но крайне интересный объект, открытый в конце декабря 2024 года всего через два дня после того, как он пронесся мимо Земли на расстоянии, в два с лишним раза превышающем дистанцию до Луны. Этот астероид привлек внимание ученых не только своим стремительным вращением, но и тем, что изначально существовала вероятность его столкновения с Землей, а потом и с Луной в 2032 году. Хотя последующие наблюдения исключили эту угрозу, 2024 YR4 остался в центре внимания как уникальная лаборатория для изучения физических свойств небольших небесных тел. Его орбита настолько вытянута, что он регулярно сближается с системой Земля-Луна примерно каждые четыре года, а его период обращения вокруг Солнца составляет почти ровно четыре года. Это делает его не только интересным объектом для науки, но и важным полигоном для отработки методов планетарной защиты.

История изучения 2024 YR4 началась с момента его обнаружения в чилийской обсерватории ATLAS. Астероид относится к группе Аполлонов — это значит, что его орбита пересекает орбиту Земли, а сам он движется по сильно вытянутой траектории: в перигелии он приближается к Солнцу на 0,85 астрономической единицы, а в афелии удаляется почти на 4,2 астрономической единицы. Такая орбита делает его динамически нестабильным: из-за близости к резонансу с Юпитером и частых сближений с Землей и Луной его траектория может заметно меняться под действием негравитационных сил, таких как эффект Ярковского. Именно поэтому первоначальные расчеты допускали вероятность столкновения с Луной в 2032 году, которая позже была полностью исключена благодаря новым астрометрическим данным, полученным в 2026 году.

Чтобы понять, что представляет собой этот астероид, ученые использовали целый арсенал инструментов. Наземный телескоп Gemini North на Гавайях вел наблюдения в видимом диапазоне, а космический телескоп Джеймс Уэбб проводил измерения в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне. Особую ценность представляли данные, полученные с помощью прибора MIRI на телескопе Уэбба: они позволили не только измерить тепловое излучение астероида, но и построить кривую блеска с высоким временным разрешением. Дополнительно были собраны данные с нескольких других обсерваторий, что дало возможность восстановить форму и ориентацию объекта в пространстве.

Одним из самых интересных результатов стало определение периода вращения. Оказалось, что 2024 YR4 совершает полный оборот вокруг своей оси всего за 19,46 минуты. Для сравнения: большинство астероидов такого размера вращаются значительно медленнее. Такая скорость вращения в сочетании с высоким значением тепловой инерции — способностью поверхности удерживать и перераспределять тепло, приводит к удивительному эффекту: астероид становится почти изотермическим. Это означает, что температура на его ночной стороне лишь ненамного ниже, чем на дневной. Ученые сравнивают это с раскаленной сковородкой, которая, если ее быстро вращать, не успевает остыть с одной стороны, пока нагревается с другой.

Форма астероида оказалась далекой от идеальной сферы. Анализ кривых блеска показал, что это вытянутое тело, напоминающее картофелину, с соотношением осей примерно 1,28 к 1,45. Ось вращения наклонена к плоскости эклиптики под углом около 11 градусов, а сам полюс указывает в сторону созвездия, которое можно определить по координатам 232 градуса эклиптической долготы и минус 11 градусов широты. Интересно, что существовало два возможных решения для ориентации полюса, но данные теплового моделирования однозначно указали на второе.

Размер астероида был определен с высокой точностью: эквивалентный диаметр составляет около 60,8 метра. Это значит, что если бы мы могли слепить из него идеальный шар, его поперечник был бы примерно таким. Альбедо, отражательная способность поверхности, оказалось равным 0,11, то есть астероид отражает около 11 процентов падающего на него солнечного света. Это типичное значение для каменных объектов, богатых силикатами. Спектральные данные указывают на то, что 2024 YR4 может быть похож на астероиды спектральных классов R или S, что подтверждает его каменную природу.

Самым неожиданным открытием стала высокая тепловая инерция. Этот параметр показывает, насколько быстро поверхность нагревается и остывает. Для 2024 YR4 он превышает 500 единиц, что гораздо больше, чем у большинства известных астероидов аналогичного размера. Высокая тепловая инерция в сочетании с быстрым вращением приводит к тому, что тепло эффективно переносится с дневной стороны на ночную. В результате поверхность астероида имеет почти одинаковую температуру по всей освещенной части, а разница между дневной и ночной сторонами составляет всего несколько градусов. Это резко контрастирует с Луной, где перепады температур достигают сотню градусов.

Отдельный интерес представляет сезонный эффект Ярковского. Из-за высокой тепловой инерции и вытянутой орбиты астероид должен испытывать значительное сезонное смещение, которое может быть даже более сильным, чем суточное. Это связано с тем, что на разных участках орбиты астероид получает разное количество солнечного тепла, и это тепло переизлучается асимметрично, создавая слабую тягу. Хотя в момент наблюдений в марте 2025 года сезонный нагрев был незначителен из-за почти экваториальной ориентации, в будущем этот эффект может стать заметным и даже измеримым.

Наблюдения также показали, что поверхность астероида очень гладкая, среднеквадратичная шероховатость не превышает пяти градусов. Это означает, что на нем мало кратеров и неровностей, которые обычно рассеивают тепловое излучение. Такая гладкость в сочетании с высокой тепловой инерцией делает 2024 YR4 почти идеальным примером так называемого быстровращающегося теплового режима, при котором объект ведет себя как единое нагретое тело, а не как набор отдельных участков с разной температурой.

Ученые подчеркивают, что их результаты имеют важное значение для планетарной защиты. Хотя 2024 YR4 больше не рассматривается как угроза, он остается ценным объектом для отработки методов определения размеров и тепловых свойств потенциально опасных астероидов. В будущем, в 2028 году, астероид снова окажется в зоне видимости телескопа Джеймс Уэбб, и его инфракрасная яркость возрастет примерно в десять раз. Это позволит провести более детальные наблюдения, которые помогут уточнить его свойства и лучше понять, как такие объекты ведут себя под воздействием солнечного тепла.

В итоге международная команда астрономов установила, что астероид 2024 YR4 представляет собой быстро вращающуюся каменную глыбу неправильной формы размером около 60 метров, которая делает оборот вокруг своей оси за 19,5 минуты. Его поверхность обладает высокой тепловой инерцией и низкой шероховатостью, что делает астероид почти изотермическим: температура на его ночной стороне лишь ненамного ниже, чем на дневной. Эти данные не только уточняют физические характеристики конкретного объекта, но и демонстрируют важность комплексного подхода к изучению потенциально опасных астероидов, сочетающего наземные и космические наблюдения с детальным тепловым моделированием.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях