< «Кеплер» открыл две эксцентричные транзитные планеты у звезд HD 89345 и HD 286123

Ограничения на плотность и внутреннюю структуру Оумуамуа

С учетом зависимости кривой блеска астероида от фазового угла наиболее вероятное значение вытянутости Оумуамуа составляет 6:1, а его средняя плотность оценивается в 1.5-2.8 г/куб.см.

---

Владислава Ананьева

Первый (и пока единственный) межзвездный астероид 1I/2017U1 (’Oumuamua) был обнаружен обзором Pan-STARRS 19 октября 2017 года. Оумуамуа демонстрирует много необычных черт – вытянутую форму, вращение сразу по двум осям (кувыркание), полное отсутствие кометной активности.

28 марта 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликовано исследование, посвященное анализу формы Оумуамуа и ограничениям на силы сцепления внутри его тела. Аппроксимировав форму астероида трехосным эллипсоидом и учтя зависимость амплитуды кривой блеска от фазового угла в момент наблюдений, авторы нашли, что наиболее вероятное значение вытянутости этого тела составляет (6±1):1:1, что заметно меньше значений, предлагаемых некоторыми другими авторами (10:1 и даже 16:1). Впрочем, даже такая вытянутость встречается очень редко – ее демонстрируют только ~0.003% астероидов Главного пояса.

Авторы исследования оценили среднюю плотность Оумуамуа, исходя из скорости его вращения. Если астероид вращается слишком быстро (или его плотность слишком низка), центробежные силы на его торцах могут превысить силы слабые силы тяготения, и астероид начнет разрушаться. Для вытянутого тела с отношением осей 6:1 и периодом вращения 7.34 часа минимальная средняя плотность, необходимая для целостности Оумуамуа, составляет 1.6 г/куб.см. 

Альтернативный подход состоит в том, чтобы представить астероид лишенной сил внутреннего сцепления «кучей щебня». В этом случае его форма аппроксимируется эллипсоидом Якоби. Для амплитуды колебаний блеска астероида в 1.9 звездных величин наилучшее отношение осей эллипсоида составляет 1:0.17:0.16, а средняя плотность попадает в интервал от 1.7 до 2.2 г/куб.см.

Жидкие эллипсоиды Якоби неустойчивы при отношении осей, меньшем 0.44. Однако «куча щебня» отличается от жидкости наличием внутреннего трения. У большинства астероидов угол внутреннего трения меньше 15° (и у всех – меньше 40°). Приняв, что у вещества Оумуамуа угол внутреннего трения равен 15°, авторы показали, что он сохранит свою вытянутую форму даже при нулевых силах внутреннего сцепления.

Плотность ~2 г/куб.см заметно превышает плотность кометных ядер, однако меньше плотности вещества метеоритов. Это значит, что вещество Оумуамуа отличается заметной пористостью, что согласуется с моделью «кучи щебня». Впрочем, отмечают авторы, не исключены и силы внутреннего сцепления величиной от нуля до нескольких сотен Паскаль.

В заключении авторы оценивают среднюю плотность Оумуамуа более осторожно – в 1.5-2.8 г/куб.см.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1803.09864.pdf

---