Światło rozpędza planetoidy

Większość ciał Układu Słonecznego pozostaje w równowadze energetycznej wypromieniowując tyle samo energii cieplnej, ile otrzymuje od Słońca. To, w jaki sposób energia jest wypromieniowana, może mieć jednak zasadniczy wpływ na zachowanie się orbity i rotacji planetoidy. Już w roku 1900 rosyjski inżynier I.O.

Yarkovski opisał to zjawisko. Zauważył on bowiem, że w przypadku rotującej planety czy planetoidy jej wieczorna strona ma najwyższa temperaturę. Nie ma w tym nic dziwnego, bowiem ta część powierzchni miała cały dzień na zbieranie promieniowania Słońca. Wieczorem, gdy Słońce przestaje ją już oświetlać, a jej temperatura jest najwyższa, najintensywniej oddaje ona zebrane w ciągu całego dnia promieniowanie. Ponieważ fotony oddawane w tym procesie niosą ze sobą pęd, pojawia się siła działająca w kierunku przeciwnym do uciekających fotonów. W zależności od tego, czy planetoida rotuje zgodnie z ruchem wskazówek zegara, czy przeciwnie, efekt Yarkovskiego może zwolnić lub przyspieszyć ruch orbitalny planetoidy.

Emisja zaabsorbowanej wcześniej energii słonecznej ma też wpływ na tempo i oś rotacji planetoidy. Ten efekt jest dla odmiany nazwany efektem YORP - od nazwisk naukowców, którzy przyczynili się do jego rozpoznania (Yarkovski, O'Keefe, Radzievski i Paddick). Efekt ten miewa tak silny wpływ, że może jedne obiekty rozpędzać do takiej prędkości rotacji, która powoduje ich rozpad, a inne spowalniać tak, że jednego obrotu dokonują przez wiele dni. Odkryta w 2000 roku planetoida 2000 PH5 okazała się ciałem doskonałym do badania efektu YORP. Mając średnicę 114 metrów, jest na tyle niewielka, że szybko poddaje się jego działaniu. Także jej rotacja jest bardzo szybka, przez co jednego obrotu dokonuje tylko w 12 minut.

Nic więc dziwnego, że wzbudziła ona zainteresowanie grupy astronomów kierowanej przez Stephena C. Lowry z Queen's University w Belfaście i Patricka Taylora z Cornell University w USA, którzy wyniki trwającej 4 lata kampanii obserwacyjnej 2000 PH5 opisali w dwóch artykułach opublikowanych w najnowszym numerze "Science". Kampania była naprawdę szeroka i obejmowała wiele teleskopów, począwszy od tych niewielkich w Czechach, na Wyspach Kanaryjskich, Hawajach, Hiszpanii i Chile, poprzez średnie klasy 3.5 metrowych NNT w Chile i w Calar Alto w Hiszpanii, do tych największych, jak 8.2-metrowe teleskopy VLT w Chile.

Ponadto, obserwacje poszerzono o dziedzinę radiową, wykorzystując radioteleskopy w Arecibo i Goldstone. Badania te pozwoliły na skonstruowanie trójwymiarowego modelu planetoidy oraz dokładne zbadanie ewolucji jej rotacji. Okazało się, że w przeciągu całej kampanii prędkość rotacji 2000 PH5 powoli, lecz wyraźnie rosła. Co więcej, znając kształt planetoidy i jej orbitę, można było oszacować, jaki wpływ na jej rotację ma efekt YORP. Porównanie tych oszacowań i wyników obserwacji pokazuje idealną zgodność, co jednoznacznie sugeruje, że po raz pierwszy w historii mamy bezpośredni dowód na rozpędzenie rotacji planetoidy przez taki właśnie efekt.

Okazuje się również, że orbita 2000 PH5 jest na tyle stabilna, że nie powinna zmienić się przez najbliższe 35 milionów lat. W tym czasie efekt YORP rozpędzi ją tak mocno, że jednego obrotu będzie dokonywała tylko w 20 sekund. Wygenerowana w ten sposób siła odśrodkowa może spowodować wyraźną zmianę kształtu obiektu lub nawet jego rozerwanie.(PAP)