Neuartige Berechnungen bestimmen das Alter des „Baby“-Asteroiden

Ein Asteroid, der im vergangenen November als „Lucys Baby“ bezeichnet wurde, nachdem eine NASA-Raumsonde entdeckte, dass er einen anderen Asteroiden umkreist, ist in Wirklichkeit ein Kleinkind im Sonnensystem – nur zwei bis drei Millionen Jahre alt, schätzt ein von Cornell geleitetes Forschungsteam anhand neuartiger statistischer Berechnungen .

Das Team leitete das Alter von Selam, einem „Mondlet“, das den kleinen Asteroiden Dinkinesh im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter umkreist, allein auf der Grundlage der Dynamik oder der Art und Weise ab, wie sich das Paar im Weltraum bewegt. Ihre Berechnung stimmt mit einer Berechnung der NASA-Mission Lucy überein, die auf einer Analyse von Oberflächenkratern basiert, der traditionelleren Methode zur Datierung von Asteroiden.

Die neue Methode ergänzt diese Arbeit und hat einige Vorteile: Für die Aufnahme von Nahaufnahmen ist kein teures Raumschiff erforderlich, sie könnte in Fällen, in denen sich Asteroidenoberflächen kürzlich verändert haben, genauer sein und kann auf Dutzende von Sekundärkörpern angewendet werden von anderen bekannten binären Systemen, die 15 % der erdnahen Asteroiden ausmachen, sagten die Forscher.

„Es ist wichtig, das Alter von Asteroiden zu ermitteln, um sie zu verstehen, und dieser ist im Vergleich zum Alter des Sonnensystems bemerkenswert jung, was bedeutet, dass er erst vor relativ kurzer Zeit entstanden ist“, sagte Colby Merrill, ein Doktorand auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrttechnik. „Das Alter dieses einen Körpers zu ermitteln, kann uns helfen, die Bevölkerung als Ganzes zu verstehen.“

Merrill ist der Erstautor von „Alter von (152830) Dinkinesh-Selam durch säkulare Gezeiten-BYORP-Theorie eingeschränkt,“ veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik mit Co-Autoren Alexia Kubas, Doktorandin im Bereich Astronomie und Weltraumwissenschaften; Alex Meyer, Doktorand an der University of Colorado, Boulder; und Sabina Raducan, Postdoktorandin an der Universität Bern in der Schweiz.

Merrill, ein Dynamikexperte, der an der NASA-Mission Double Asteroid Redirection Test (DART) beteiligt war, bei der 2022 ein Raumschiff in den Mond Dimorphos stürzte, beobachtete genau, als das Raumschiff Lucy am 1. November 2023 an Dinkinesh vorbeiflog, und wurde unerwartet gefunden Selam.

Letzterer erwies sich als „außerordentlich einzigartiger und komplexer Körper“, sagte Merrill – ein sogenannter „Kontakt-Binärkörper“, der aus zwei Lappen besteht, die im Wesentlichen aus zusammengeklebten Trümmerhaufen bestehen, und der erste seiner Art, der einen anderen Asteroiden umkreist.

Merrill und Kubas begannen sofort mit der Modellierung des Systems als Abschlussprojekt für ihren Kurs „Physik der Planeten“, der von Philip Nicholson, Professor für Astronomie am College of Arts and Sciences (A&S), geleitet wurde.

Binäre Asteroiden seien dynamisch komplexe und faszinierende Objekte, die sich in einer Art Tauziehen befinden, sagten die Forscher. Die auf die Objekte einwirkende Schwerkraft führt zu einer physischen Ausbeulung der Objekte und zu Gezeiten, die die Energie des Systems langsam reduzieren. Unterdessen verändert die Sonnenstrahlung auch die Energie des Doppelsternsystems mit einem Effekt, der als binärer Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack-Effekt (BYORP) bezeichnet wird.

Irgendwann wird das System ein Gleichgewicht erreichen, in dem Gezeiten und BYORP gleich stark sind – eine Pattsituation im Tauziehen.

Unter der Annahme, dass diese Kräfte im Gleichgewicht wären und Asteroidendaten einbeziehen, die öffentlich von der Lucy-Mission geteilt wurden, berechneten die Forscher, wie lange es gedauert hätte, bis Selam seinen aktuellen Zustand erreicht hätte, nachdem es sich aus Oberflächenmaterial gebildet hatte, das von einem schnell rotierenden Dinkinesh ausgestoßen wurde. Im Laufe der Zeit sagte das Team, es habe eine Verbesserung gegenüber bereits bestehenden Gleichungen erzielt, die davon ausgingen, dass beide Körper gleich dicht seien, und die Masse des Sekundärkörpers ignorierten.

Durch die Durchführung von etwa einer Million Berechnungen mit unterschiedlichen Parametern ergaben die Ergebnisse ein Durchschnittsalter für Selam von 3 Millionen Jahren, wobei 2 Millionen das wahrscheinlichste Ergebnis sind.

Die Bestimmung des Alters von Selam fördert Vergleiche mit Didymos und Dimorphos, dem noch jüngeren System, auf das die DART-Mission der NASA abzielt, und trägt zu dem Verständnis bei, dass binäre Systeme kontinuierlich entstehen. Die Forscher hoffen nun, ihre neue Alterungsmethode auf andere Doppelsternsysteme anwenden zu können, deren Dynamik auch ohne nahe Vorbeiflüge gut charakterisiert wurde.

„In Verbindung mit der Kraterzählung könnte diese Methode dazu beitragen, das Alter eines Systems besser einzuschätzen“, sagte Kubas. „Wenn wir zwei Methoden verwenden und sie miteinander übereinstimmen, können wir sicherer sein, dass wir ein aussagekräftiges Alter erhalten, das den aktuellen Zustand des Systems beschreibt.“

Die Berechnungen deuten darauf hin, dass der Asteroid Selam jünger ist als das Fossil eines menschlichen Vorfahren auf der Erde, nach dem er benannt ist – die Skelettreste eines dreijährigen Mädchens, die in Äthiopien gefunden wurden und auf ein Alter von 3,3 Millionen Jahren geschätzt werden. Selam bedeutet in der äthiopischen Sprache „Frieden“ und wurde auch „Lucys Baby“ genannt, in Anlehnung an die Überreste berühmter menschlicher Vorfahren, die 1974 gefunden und als Lucy oder Dinkinesh bezeichnet wurden. Die nach Lucy benannte NASA-Mission ist auf dem Weg, im Jahr 2027 trojanische Asteroiden in Jupiters Umlaufbahn zu untersuchen.