<< Образование двойных астероидов | Оглавление | Заключение >>
Эволюция и устойчивость двойных астероидов
После обсуждения проблемы образовании ДА интересно рассмотреть устойчивость такой системы и проследить ее эволюцию. На систему могут воздействовать три основных фактора, которые могут дестабилизировать орбиту спутника. Первый фактор - гравитационные возмущения, второй связан со столкновениями, а третий - с приливной эволюцией [2].
Удобной моделью в изучении устойчивости орбиты спутника является
ограниченная задача трех тел (Солнце-астероид-спутник). В
некоторых случаях оказывается необходимым включение в рассмотрение
и четвертого тела - Юпитера, поскольку его влияние достигает
порядка 
0.001 от влияния Солнца. В качестве критерия
устойчивости используется устойчивость по Хиллу. Численное
интегрирование движения спутника, проведенное Жангом и
Иннаненом [19], показало, что граница области устойчивых
орбит для спутников с обратным движением находится почти в два
раза дальше от центрального тела, чем граница подобной области для
спутников с прямым движением. Например, для астероида
29 Amphitrite граница области устойчивости прямых орбит находится
на расстоянии 21.380 км, а граница обратных орбит - на
расстоянии 35.800 км. Причем, как оказалось, если увеличить
расстояния между компонентами всего на 100 км, время жизни
возможной двойной системы катастрофически уменьшается до
10-30 лет.
Тот факт, что обратное движение более устойчиво, можно объяснить тем, что при обратном движении кориолисово ускорение приобретает противоположный знак, что увеличивает область устойчивости орбит спутника астероида.
Вывод о том, что обратное движение более устойчиво, подтверждено в
работе других авторов [20]. Кроме того, авторы показали, что
влияние Юпитера систематически перемещает орбиту спутника к
неустойчивой, по Хиллу, области, результатом чего может быть
распад ДА. Согласно их вычислениям орбита ДА с главным
компонентом, диаметр которого 100 км, спутником нулевой
массы и расстоянием между ними, не превышающим
2000-3000 км,
устойчива в течение всей жизни Солнечной
системы.
Устойчивость двойного астероида определяется не только гравитационными возмущениями со стороны Солнца и планет, но и приливным взаимодействием самих компонентов двойной системы. Особенно сильно это взаимодействие сказывается на телах с невысокой степенью жесткости, типа "rubble pile".
Естественно, что сразу после образования двойной пары ее
компоненты вращаются хаотически. Однако в процессе приливной
эволюции их вращение становится синхронизированным с их обращением
вокруг общего центра инерции. Устойчивая синхронизированная орбита
спутника на близком расстоянии от астероида может быть достигнута
за относительно короткий промежуток времени только для крупных
спутников. Процесс эволюции может быть завершен за время порядка
миллиона лет. Небольшие спутники (соотношение масс спутника и
астероида 
0.1) также подвергаются приливной эволюции, но
скорость синхронизации может быть очень низкой и время,
необходимое для эволюции, может превышать время жизни самой
Солнечной системы.
Влияние эксцентриситета на устойчивость двойной системы также важно, поскольку при его больших значениях область устойчивости уменьшается [19]. Согласно теории приливной эволюции современное значение эксцентриситета небольших спутников астероидов не должно превышать нескольких сотых [21]. Определенные значения эксцентриситетов некоторых двойных астероидов в принципе подтверждают это предположение, орбиты компонентов почти круговые.
Астероиды, сближающиеся с планетами, подвергаются также их приливному воздействию. Например, астероиды, проходящие на расстоянии от 18000 до 36000 км от Земли, находятся в тесном сближении с ней, и последствия такой близкой встречи могут играть важную роль в эволюции астероида [22]. Существует предположение, что некоторые одиночные астероиды типа "rubble pile" подвергаются приливному разлому и разделению на множество фрагментов с близкими орбитами. Некоторые из них образуют тесные двойные пары [3].
В ходе встречи с планетой энергия поступательного движения компонентов ДА вокруг общего центра инерции может сильно измениться. Как следствие, начальная популяция двойных астероидов может претерпеть значительные изменения и образовать как системы с большим расстоянием между компонентами, так и контактные двойные астероиды. Моделирование методом Монте-Карло сближений между контактным ДА с компонентами типа "rubble pile" и планетой земной группы показало, что около 15% двойных астероидов, сближающихся с Землей, и около 5% двойных астероидов, сближающихся с Марсом, образуют в процессе эволюции пары с большими расстояниями между компонентами. Любопытно, что эти проценты соответствуют процентному отношению двойных кратеров к одиночным на поверхностях этих планет [3].
При увеличении расстояния между компонентами изменяется орбитальный угловой момент ДА, что может привести к замедлению вращения его компонентов. Дальнейшее увеличение расстояния между компонентами во время сближения с планетой может привести к распаду системы и образованию одиночных астероидов с большим периодом вращения, возможно, таких, как 887 Alinda, 3288 Seleucus и 3102 1981 QA и др. [23].
Таким образом, эволюция двойных астероидов может привести к
образованию как контактных астероидов, так и двойных астероидов с
разделенными компонентами. При этом двойные астероиды, особенно
те, компоненты которых представляют собой "rubble pile",
эволюционируют к устойчивому состоянию. В этом состоянии вращение
компонентов синхронизировано с их орбитальным движением вокруг
общего центра инерции, большие полуоси компонентов ориентированы
друг на друга, эксцентриситет орбиты спутника близок к нулю.
Большая полуось орбиты спутника небольших размеров не превышает
нескольких десятков диаметров главного компонента, а компоненты с
размерами одного порядка образуют тесную двойную систему. Движение
спутника скорее всего обратное, а наклон орбиты спутника
относительно эклиптики находится в пределах от 
до
[19]. Например, для ДА 1996 FG
наклон орбиты
спутника, по оценкам специалистов, находится в пределах
.
<< Образование двойных астероидов | Оглавление | Заключение >>
|
Публикации с ключевыми словами:
астероиды
Публикации со словами: астероиды | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
