Анна Сталь как-то заметила: «Разочарование, ухмыляясь, идёт позади энтузиазма». Пожалуй, эта фраза точно описывает путь астрономов к разгадке одной из космических головоломок — почему среди околоземных астероидов так много вращающихся пар. Энтузиазм от обнаружения всё новых двойных систем сменился недоумением: откуда они берутся? Ведь внутри пояса Койпера, да и в других областях Солнечной системы, их заметно меньше. Разочарование в простых объяснениях заставило учёных копнуть глубже — и ответ нашёлся в игре света и тени, длящейся миллионы лет.

Свет, который крутит камни

Двойные астероиды — одиночные глыбы со спутниками — не такая уж редкость. Примерно 15% околоземных астероидов и объектов пояса Койпера живут в паре. Но главная странность в другом: эти дуэты не ровесники Солнечной системы. Они формируются прямо сейчас, под действием механизма, который не прекращает работу. Три астронома — из Университета Мэриленда и французской обсерватории Лазурного Берега — под руководством Патрика Мичела (Patrick Michel) построили модель, где главным скульптором выступает солнечный свет.

Идея опирается на эффект, открытый ещё в XIX веке русским астрономом-любителем Иваном Ярковским. Две трети околоземных астероидов — LL-хондриты, но среди упавших метеоритов их лишь 8% — разгадку дал эффект Ярковского. Если коротко: нагретая Солнцем поверхность астероида излучает инфракрасные фотоны, и этот поток создаёт крошечную реактивную тягу. За столетие — сущий пустяк, но за миллионы лет эффект Ярковского — О’Кифи — Радзиевского — Пэддока (YORP-эффект) способен менять и орбиту, и вращение тела. Он может как раскручивать астероид, так и тормозить его — всё зависит от формы, состава, плотности и расстояния до светила.

Как одиночка обзаводится спутником

Модель Мичела рисует такую картину. Представьте себе пористый, составной астероид — не монолитную скалу, а рыхлую груду обломков, удерживаемых слабой гравитацией. Год за годом YORP-эффект понемногу увеличивает скорость его вращения. Нагретая сторона уходит в тень, фотоны вылетают, и тело получает вращательный момент. Рано или поздно центробежная сила на экваторе сравнивается с силой тяжести — и от поверхности начинают отрываться куски.

Процесс этот не хаотичен. Вещество с полюсов постепенно сползает к экватору, обнажая более древние слои. Оттуда же, с экваториальных областей, и стартуют обломки. Если астероид теряет достаточно материала, выброшенные фрагменты под действием собственного притяжения могут слиться в единое тело — спутник, который остаётся на орбите вокруг родительской глыбы. Так одиночка превращается в двойную систему.

Аполлон-вертушка и другие свидетельства

Теория хороша, когда её подкрепляют наблюдения. И они есть. Взять хотя бы астероид 1862 Apollo — каменную глыбу диаметром около 1,4 километра. За неделю до тесного сближения с Землёй астероид 2008 ВТ-18 раскрыл свою тайну: радары Аресибо обнаружили у 600-метрового объекта спутник размером около 200 метров. Астроном Микко Каасалайнен (Mikko Kaasalainen) собрал данные за четверть века: 1980, 1982, 1998 и 2005 годы. Оказалось, что каждые 40 лет Apollo делает один лишний оборот вокруг своей оси. Его период вращения укорачивается примерно на 4 минуты в год. Медленно, но неумолимо — как раз в духе YORP-эффекта.

И вот ещё важный штрих: среди околоземных астероидов (NEO) гораздо больше и очень быстрых, и очень медленных «волчков», чем в поясе Койпера. Из 293 околоземных астероидов учёные отобрали три — 2001 SK162, 1992 UY4 и 2001 PM9, — к которым реально отправить зонд с умеренными затратами. Это прямое указание на то, что близость к Солнцу усиливает действие света. Чем ближе к звезде, тем интенсивнее излучение, тем заметнее раскрутка — или, наоборот, торможение, если форма тела такова, что фотоны отнимают вращение.

Бонус для будущих миссий

У модели Мичела есть любопытное практическое следствие. Если вещество с полюсов действительно мигрирует к экватору, то полярные области родительских астероидов должны обнажать «подземные» слои — более древние, нетронутые космической эрозией. Значит, будущим миссиям по забору грунта не придётся бурить глубокие скважины. Достаточно сесть на полюс такого астероида — и можно изучать породы, которые помнят времена, когда сама идея двойных систем казалась загадкой.

Результаты работы, опубликованные в журнале Nature, не ставят точку, а скорее открывают новую главу. Механизм описан для пористых тел, а как быть с монолитными? Насколько часто обломки действительно сливаются в спутник, а не разлетаются навсегда? Вопросов хватает. Но одно ясно: свет, который мы привыкли считать чем-то эфемерным, способен лепить из камня пары и менять лик малых планет. Разочарование отступило — и, кажется, на этот раз энтузиазм идёт впереди.