Какие силы управляют сближающимися с Землей астероидами: выяснили ученые из Томска

На первый взгляд, влияние крупнейших объектов Главного пояса кажется очевидным.Однако в стандартных расчётах траекторий их слабым притяжением обычно пренебрегают для оптимизации вычислений. Томские астрономы доказали: на отрезках в сотни лет даже ничтожное притяжение «большой тройки» астероидов способно полностью переписать траекторию потенциально опасного тела и направить его к Земле.

Авторами исследования стали астрономы физического факультета ТГУ во главе с доктором физико-математических наук, профессором кафедры астрономии и космической геодезии Татьяной Галушиной, а также сотрудники НИИ ПММ ТГУ. Результаты их работы опубликованы в международном научном журнале Solar System Research.

В рамках исследования ученые составили предварительный список из 4091 астероида, орбиты которых проходят на близком расстоянии от орбиты Юпитера. Проанализировав их движение в будущее и прошлое, специалисты отобрали 1408 небесных тел, которые регулярно сближаются как с Юпитером, так и с Землей, и попытались определить, какие силы воздействуют на траектории их полета.

Как спасти Землю от астероидов в 2026: почему мы все еще в слепой зоне

Для обработки огромного массива данных по 1408 объектам ученые использовали собственные программные комплексы. Один из них создан на базе ИДА (IDA). Программа позволяет моделировать движение астероидов с учетом сложной структуры возмущений и получать оценки ключевых параметров, включая эффект Ярковского. Кроме того, ученые автоматизировали поиск физических характеристик астероидов, написав по базам данных NASA специальную программу AstroScan.

Численное моделирование показало, что существенное влияние на динамику астероидов оказывает гравитация Солнца, планет и Луны, а также трех крупнейших астероидов Главного пояса — Весты, Цереры и Паллады. Но дело не только в гравитации: по словам авторов, важно учитывать и релятивистские эффекты, связанные с теорией Эйнштейна. Массивные тела искривляют пространство-время, что в свою очередь слегка корректирует траекторию астероида. Такие изменения становятся особенно заметными вблизи Солнца, пишут ученые.

Эффект Ярковского — это астрофизическое явление, при котором солнечный свет может постепенно изменять траектории движения небесных тел. В случае с астероидами этот эффект проявляется следующим образом: днем их поверхность нагревается, а ночью остывает и переизлучает тепло, которое в свою очередь действует как микроскопический реактивный двигатель. За тысячи лет такой «природный» двигатель способен существенно разогнать или притормозить космическое тело.

Для 71% из 1408 объектов история наблюдения была слишком короткой — менее 300 суток, поэтому оценить влияние эффекта Ярковского на их движение пока не представлялось возможным. Чего не скажешь об астероидах, за которыми астрономы следят давно. Полученные значения укладываются в теоретические рамки, а для 16 из них точность особенно высока.

Еще один фактор, который учитывали томские ученые, — это негравитационные силы, в частности световое давление, которое буквально толкает астероид потоками солнечных фотонов. Примерно для половины из 113 объектов, по которым нашлись необходимые данные для оценки влияния светового давления, этот фактор оказался существенным.

По мнению авторов исследования, результаты их работы пригодятся для планетарной обороны. Чем лучше мы понимаем траектории потенциально опасных объектов, тем точнее сможем рассчитывать вероятность и время их возможного столкновения с Землей. Кроме того, исследование важно для будущих миссий по забору грунта с астероидов или по изменению траектории полета небесных тел.

«Целью исследования был подбор оптимальной модели сил для изучения динамики астероидов, сближающихся с Землей и Юпитером. Теперь мы работаем над следующим этапом госзадания. Одна из его задач — получить оценки вероятности столкновения ряда астероидов с Землей», — резюмировала Галушина.

Что представляют собой астероиды, какими они бывают и откуда берутся, — собрали все, что нужно знать.

Иллюстрация NASA