Felfedték a rejtélyes kisbolygó titkát

Miért változna meg a kisbolygó tengelykörüli forgásideje, ha nem ütközik bele semmi? Megvan a válasz!

A (25143) Itokawa kisbolygót 2005-ben a japán Hayabusa („Sólyom”) űrszonda közvetlen közelről tanulmányozta és a felszínéről anyagmintát hozott a Földre a visszatérő egysége. Ezzel azonban még nem ért véget a kis égitest tanulmányozása, mert földi csillagászati fotometriai módszerekkel a kisbolygó fénygörbéjét tovább figyelték.

Mint ismeretes, a kisbolygók fényváltozása a Nap által megvilágított elnyújtott, szabálytalan alakú égitest forgása miatt alakul ki, hiszen a megfigyelő felé a teljes forgási idő alatt más és más látszó felület fordul, s így más és más fényességet lehet megfigyelni. A fénygörbe hosszú időn keresztül történő tanulmányozásából fontos következtetéseket lehet levonni az égitest forgási paramétereivel kapcsolatban. A kisbolygó alakját pontosan meg lehetett ismerni a japán űrszonda által több oldalról készített közeli képfelvételekből, tehát ez már egy fontos támpontot jelentett a további földi megfigyelések értelmezéséhez, mert a kutatók a forgási idő esetleges változását szerették volna megfigyelni. A kutatás célja a kisbolygó belső szerkezetére való következtetés volt a forgási periódus időbeli változásának kimutatásával – olvasható a Csillagaszat.hu oldalon.

Mi lehet e mögött, milyen fizikai folyamat okozhatná a kis égitest forgási periódusának megváltozását? Miért változna meg a kisbolygó tengely körüli forgásideje, ha nem ütközik bele semmi, nincsenek rakétaszerű meghajtást biztosító anyagkiáramlások belőle, nem lövell ki anyag, nem halad el nagyobb tömeg közelében, amely befolyásolhatná a forgómozgását, nem hat rá külső forgatónyomaték? A válasz a röviden YORP-hatásnak nevezett folyamat, amikor egy kis égitest felszíne felmelegszik a Nap felőli oldalon, és így „délben, kora délután” a felszínről kisugárzott elektromágneses sugárzás (hő) „rakétaszerű” hatást fejt ki, amely fékezheti vagy gyorsíthatja a tengely körüli forgást (a pontos geometriától függően). Egyébként lehet olyan YORP-hatás is, amelynek a pályabeli keringésre van hatása, de az Itokawa esetén most a forgó mozgásra gyakorolt hatást vizsgálták. A YORP-effektus elsősorban csak a kis méretű, elnyújtott, szabálytalan alakú égitestekre működik hatásosan – ilyen az Itokawa kisbolygó is.

Az, hogy megfigyelésekkel nem reménytelen kimutatni a fentebb vázolt érdekes folyamatot, az is mutatja, hogy Stephen Lowry (University of Kent) és munkatársai korábban már meggyőzően detektálták a YORP-effektus hatását a 2000 PH5 kisbolygóra az ESO-ban végzett megfigyelések alapján.

A Stephen Lowry által vezetett nemzetközi kutatócsoport precíz fotometriai megfigyeléseket végzett az Európai Déli Obszervatórium 3,6 méteres NTT (New Technology Telescope) műszerével az Itokawa kisbolygóról. A mérések célja a forgási periódus változásának kimutatása volt.

Az NTT nagy teleszkópon kívül a megfigyelő csoport még több más távcsővel is megfigyelte az Itokawa kisbolygót: a Palomar-hegyi 5 méteres Hale-teleszkóppal, a Palomar Obszervatórium 1,5 méteres távcsövével, az arizonai Steward Obszervatórium 1,5 méteres és 2,2 méteres teleszkópjaival, a kanári-szigeteki 2,5 méteres Isaac Newton teleszkóppal.

Lowry és munkatársai a megfigyelésekből a forgási periódus csökkenését találták, mégpedig évente 0,045 másodperccel rövidülő forgást. Ez a korábbi, az égitest belsejére egyszerű feltevéseket tevő elméleti jóslatokkal nem egyező eredmény. Lowryék vizsgálatai szerint a most közölt mérés csak egy olyan belső tömegeloszlású test feltételezésével magyarázható, amely az Itokawa kisbolygót két különböző sűrűségű összetevőből állítja elő: egy kisebb méretű, 2,85 g/cm³ sűrűségű részből és egy hosszabb, elnyújtott, 1,75 g/cm³ sűrűségű komponensből. A két eltérő sűrűségű darab összeállásának egy lehetséges módja az, hogy eredetileg egy kettős kisbolygó volt az Itokawa és csak később közelítette meg egymást a két komponens annyira, hogy „összetapadtak”.

Az Itokawa kisbolygó belső szerkezetének megismerésével kapcsolatban most közzétett eredmény azért is jelentős, mert a Földet a jövőben esetleg veszélyeztető kisbolygók elhárítására nagyobb az esély, ha a kis égitestek belső felépítését, szerkezetét jobban megismerjük, így jobban felkészülhetünk egy esetleges kisbolygó-eltérítésre, vagy megsemmisítésre. A hírrel kapcsolatos tudományos közlemény az Astronomy and Astrophysics folyóiratban jelent meg.