Астрономы разглядели более сотни потенциальных «тунгусских метеоритов»

Иллюстрация пояса астероидов у звезды / © NASA, JPL-Caltech

Большинство падающих на Землю метеоритов прилетает к нам из главного пояса астероидов. С помощью нового метода международная группа ученых впервые различила более сотни рекордно маленьких астероидов в поясе. Мелкие астероиды чаще крупных вылетают из пояса и долетают до нашей планеты.

Главный пояс астероидов — область шириной около 0,5 астрономической единицы между орбитами Марса и Юпитера, где скопился «строительный мусор» Солнечной системы. Сегодня в поясе астероидов есть три признанные карликовые планеты, до двух миллионов астероидов диаметром более одного километра и миллиарды более мелких тел. Карликовые планеты и крупные астероиды более 100 километров в диаметре остаются в поясе, а вот мелкие нередко сбиваются с орбит и влетают во внутреннюю область Солнечной системы.

Даже современные технологии не позволяют систематически наблюдать за небольшими астероидами. По оценкам, из объектов среднего размера, от 150 метров до километра, удалось выявить лишь 15%, из мелких астероидов — всего 1%. Такие объекты падают на Землю довольно часто и могут наделать немало шума. Например, диаметр Тунгусского метеорита составлял приблизительно 70-80 метров, а Челябинского — около 20 метров. Их падение и сегодня вряд ли удалось бы предсказать.

Астрономы хотят наблюдать за небольшими объектами в поясе астероидов, чтобы понимать распределение их размеров и вероятность миграции в окрестности Земли. Пока ученым удалось найти лишь объекты диаметром около километра. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, международная группа ученых сумела выявить в поясе более 100 новых небольших астероидов. Диаметр рекордно малых из них — примерно 10 метров.

Новый метод довольно прост, но крайне затратен по вычислительным ресурсам. Исследованием руководили Жюльен де Вит и Ричард Бинзел, профессоры планетологии из Массачусетского технологического института (США), которые специализируются на поисках экзопланет. Данные наблюдений за далекими системами экзопланет приходится очищать от шума: газа, пыли и объектов между нами и той звездой. В число таких объектов иногда попадают и астероиды Солнечной системы. Так возникла идея попробовать использовать те же данные наблюдений, но уже для выявления астероидов.

Данные наблюдений за далекими системами — это тысячи снимков одной и той же области неба. Если примерно представлять траекторию пролетевшего в «кадре» астероида, его можно выявить, накладывая снимки друг на друга, пока астероид не станет «ярче» остального шума. Проблема в том, что вероятных траекторий множество, да и снимков тысячи. Чтобы их обработать, необходимы большие вычислительные мощности.

Пример поиска небольших астероидов среди шума при наблюдениях за системой TRAPPIST-1. Слева: наложенные друг на друга снимки, отцентрованные на системе. Две белые полосы — известные яркие астероиды. Пунктирами голубого, зеленого, фиолетового и желтого цветов отмечены траектории полета неизвестных мелких астероидов. Справа: наложенные снимки, отцентрованные на этих новых мелких астероидах / © Julien de Wit, Artem Burdanov et al, Nature (2024)

В новой работе ученые опробовали свой метод на данных космического телескопа «Джеймс Уэбб». Астероиды главного пояса гораздо ярче светятся в инфракрасном диапазоне, чем в видимом, поэтому наблюдения «Джеймса Уэбба» отлично подошли для задачи.

Для поиска пролетевших в поле зрения объектов исследователи воспользовались более чем 10 тысячами снимков системы TRAPPIST-1. В результате удалось «поймать» восемь известных астероидов главного пояса, и 138 новых астероидов диаметром всего в несколько десятков метров. Это самые маленькие астероиды пояса за всю историю наблюдений.

«Мы думали, что найдем несколько новых объектов, но обнаружили гораздо больше, чем ожидали, особенно маленьких тел. Это признак того, что мы исследуем новую популяцию: в ней маленькие объекты образовались в результате каскадных столкновений, которые чрезвычайно эффективны в разрушении астероидов до размеров менее 100 метров», — объяснил де Вит.

По таким данным наблюдений ученые могут гораздо точнее вычислять траектории полета объектов и прогнозировать их миграцию. Авторы новой статьи предположили, что несколько из обнаруженных новых астероидов станут околоземными объектами.