Observatorul Vera C. Rubin rescrie ce credeam că ştim despre asteroizi

Cu luni înainte ca studiul său principal să înceapă propriu-zis, Observatorul Vera C. Rubin deja schimbă din temelii ideile acceptate despre asteroizi, pe baza unor date strânse în perioada de observaţii de dinaintea marelui sondaj.

Un asteroid din Centura Principală care se roteşte „imposibil”: 2025 MN₄₅

În Centura Principală de asteroizi, aflată între orbitele lui Marte şi Jupiter, telescopul a identificat un asteroid mare care se învârte uluitor de repede. Obiectul se numeşte 2025 MN₄₅, are un diametru de aproximativ 710 metri şi îşi completează o rotaţie în doar 1,88 minute.

Această valoare depăşeşte cu mult aşa-numita barieră de rotaţie de 2,2 ore: pragul dincolo de care asteroizii mai mari de circa 150 de metri ar fi trebuit, teoretic, să se dezintegreze în fragmente mici, deoarece forţele centrifuge ar învinge rezistenţa structurală presupusă a corpului.

Şi nu este un caz izolat. În plus faţă de 2025 MN₄₅, observaţiile au scos la iveală încă 18 asteroizi care se rotesc la viteze considerate până acum „imposibile”. Împreună, aceste rezultate indică faptul că o parte dintre asteroizi poate fi mult mai rezistentă decât se estima anterior.

Ce înseamnă pentru modelele despre rotaţia asteroidului: bariera de rotaţie sub presiune

„Prevalenţa neaşteptată a asteroizilor de mărimea a câteva lungimi de teren de fotbal (diametru mai mare de 500 de metri) care finalizează o rotaţie completă într-un interval extrem de scurt, sub două minute, ne obligă să ne rafinăm înţelegerea asupra formării şi evoluţiei rotaţiilor asteroidale”, scrie o echipă condusă de astronomul Sarah Greenstreet de la Laboratorul Naţional de Cercetare în Astronomie Optică şi Infraroşu al Fundaţiei Naţionale pentru Ştiinţă din SUA.

Sistemul Solar conţine mai multe planete minore - adică fragmente de corpuri mai mici decât planetele propriu-zise şi care nu sunt comete - decât orice alt tip de obiect. De multe ori, astfel de corpuri păstrează urme aproape nealterate ale compoziţiei Sistemului Solar din epoca formării sale.

Totuşi, ele sunt dificil de analizat în detaliu: sunt mici, întunecate, îndepărtate şi se deplasează rapid pe cer. Din acest motiv, cataloage precise cu proprietăţi precum dimensiunea, forma şi rotaţia sunt greu de construit.

O componentă importantă a misiunii Rubin este tocmai realizarea unui inventar de asteroizi mai complet şi mai fin decât orice a existat până acum, extinzând semnificativ cunoaşterea acestor obiecte vechi şi încă misterioase.

De ce credeam că asteroizii se rup dacă se învârt prea repede

În perioada de observaţii premergătoare sondajului, Rubin a început în forţă. Timp de decenii, astronomii au considerat că înţeleg bine limita de viteză cu care un asteroid se poate roti fără să se destrame. Motivul: majoritatea asteroizilor sunt descrişi ca „grămezi de moloz” - agregate de pietricele, praf şi bolovani, ţinute laolaltă mai ales de gravitaţie.

Când o astfel de „grămadă” se roteşte prea repede, legătura slabă dintre componente este depăşită de forţa centrifugă. E ca într-o atracţie de bâlci care se învârte: oamenii sunt împinşi spre exterior şi „lipiţi” de perete pe măsură ce viteza creşte.

Dacă, în schimb, ai o masă mare, compactă şi coerentă, ea îşi poate păstra integritatea la viteze de rotaţie mai ridicate. Dar dacă acea masă e compusă din bucăţi mici, prinse între ele doar slab, se va fragmenta.

Pentru asteroizii mari din Centura Principală, punctul de „rupere” a fost fixat la o perioadă de rotaţie de aproximativ 2,2 ore - o limită dură sugerată de teorie în anii 1990 şi apoi întărită în 2000, când observaţiile asupra Centurii Principale au arătat foarte puţine obiecte mai mari de 150 de metri cu rotaţii sub acest prag.

Concluzia implicită era că cei mai mulţi asteroizi chiar sunt „grămezi de moloz”, iar corpurile mai solide ar exista, însă ar fi rare.

Campania Rubin: nouă nopţi de date şi un rezultat neaşteptat în Centura Principală

Campania de observaţii a Rubin s-a desfăşurat pe parcursul a nouă nopţi, între 21 aprilie şi 5 mai 2025, timp în care s-au colectat informaţii despre aproximativ 340.000 de asteroizi. Din acest volum de date, Greenstreet şi colegii săi au determinat perioadele de rotaţie pentru 76 de asteroizi - 75 în Centura Principală şi unul aflat în vecinătatea Pământului.

Dintre aceştia, 19 au avut perioade de rotaţie mai scurte decât bariera de rotaţie: 16 „rotatori super-rapizi”, cu perioade între 2,2 ore şi 13 minute, iar ceilalţi trei au fost „rotatori ultra-rapizi”, cu perioade sub cinci minute.

Surpriza este majoră. Până acum, majoritatea rotatorilor rapizi descoperiţi erau asteroizi din apropierea Pământului, aflaţi mai aproape de Soare. Asteroizii din Centura Principală erau consideraţi, în general, mai lenţi şi mai stabili. În eşantionul nou, doar unul dintre obiectele foarte rapide era un asteroid apropiat de Pământ.

Ce sugerează 2025 MN₄₅ despre densitate şi rezistenţă structurală

Deşi 2025 MN₄₅ este recordmanul evident, nici ceilalţi asteroizi nu pot fi trecuţi cu vederea. Faptul că un procent atât de mare din eşantion încalcă bariera de rotaţie sugerează că am putea fi subestimat serios numărul de asteroizi din Centura Principală cu densitate ridicată şi integritate structurală mare.

„E clar că acest asteroid trebuie să fie alcătuit dintr-un material cu rezistenţă foarte mare, ca să rămână într-o singură bucată în timp ce se roteşte atât de rapid”, spune Greenstreet. „Calculăm că ar avea nevoie de o coeziune comparabilă cu cea a rocii solide.”

Acest lucru este extrem de interesant: bucăţi de rocă solidă de acest fel ar putea fi supravieţuitori ai unor coliziuni neobişnuit de violente din perioada haotică a Sistemului Solar timpuriu, păstrând structuri interne pe care majoritatea asteroizilor le-au pierdut cu mult timp în urmă.

Ce urmează: observaţii viitoare şi misiuni apropiate de asteroizi

Descoperirile sunt un semn excelent pentru observaţiile viitoare ale Rubin, dar şi pentru misiuni precum Lucy, sonda NASA aflată în desfăşurare, care va studia asteroizi de aproape.

Dincolo de aspectul spectaculos al „vitezelor imposibile”, un eşantion mai mare de astfel de obiecte ar putea îmbunătăţi şi modul în care interpretăm riscurile şi oportunităţile asociate asteroizilor: de la estimări mai realiste ale rezistenţei la impact şi fragmentare, până la planificarea unor eventuale misiuni de deviere, unde contează decisiv dacă ţinta este o „grămadă de moloz” sau un corp compact.

În plus, aceste rotaţii extreme ridică întrebări noi despre compoziţie şi istorie: pentru a clarifica dacă vorbim despre roci monolitice, fragmente consolidate sau obiecte cu structuri interne neobişnuite, vor fi necesare observaţii suplimentare (de exemplu, măsurători fotometrice pe termen mai lung şi analize spectrale), astfel încât proprietăţile de suprafaţă să poată fi corelate cu dinamica rotaţiei.

„Având potenţial compoziţii neobişnuite, structuri interne şi/sau istorii de formare diferite”, scriu cercetătorii, „un eşantion mult mai mare de asteroizi care se rotesc extrem de repede are şanse foarte mari să transforme înţelegerea noastră asupra structurilor fizice ale asteroidului şi a istoriilor colizionale şi, într-o măsură şi mai mare, asupra formării şi evoluţiei Sistemului Solar.”

Rezultatele au fost publicate în Scrisorile Jurnalului Astrofizic.