寻找接触双星卫星的年龄

太阳系周围漂浮着数百万颗小行星。由于数量众多，其中一些小行星的形状怪异也就不足为奇了。最近，当NASA的特洛伊小行星探测任务“露西”号经过一颗名为“丁基内什”的主带小行星时，就发现了这些形状怪异的小行星。

研究发现丁基内什有一个“卫星”——而且那颗卫星是一个“接触双星”。它现在被称为塞拉姆，由两个物体组成，它们通过引力物理接触，但并没有完全融合在一起。康奈尔大学的研究生科尔比·梅里尔和科罗拉多大学及伯尔尼大学的合著者在一篇新论文中探讨了这样一个意想不到的系统是如何以及何时形成的。这篇论文发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

这篇论文特别研究了该系统可能形成的时间，并通过建模进行了研究。小行星形成理论被称为双亚尔科夫斯基-奥基夫-拉兹耶夫斯基-帕达克效应，由于没人愿意说出全名，因此缩写为BYORP。该模型解释了双小行星系统是如何形成的。

从本质上讲，小行星的自转速度是因为辐射压力。最终，由于这些自转力的作用，小行星的重力不再能够将所有物质都保持在表面，部分物质被抛射到太空，最终凝聚成稍大一些的小行星的“卫星”。

无论如何，丁基内什都算不上一颗“大”小行星——其最宽处直径只有约790米。它的名字也取自阿姆哈拉语中的“露西”一词;露西是在埃塞俄比亚发现的人类祖先化石遗骸，也是NASA任务的名称。它的卫星“萨勒姆”在阿姆哈拉语中意为“和平”，但2000年发现的另一组化石虽然属于儿童，但比露西的化石早10万年。但它比丁基内什还要小——最宽处只有约220米。

但塞拉姆实际上有两个最宽点，因为它的形状在技术上被称为双叶形，但人们更普遍认为它是“哑铃”形。这可能部分归因于影响小行星形成的另一种力量——潮汐。

传统上，人们认为潮汐是由月球绕地球运动引起的。然而，当一个小天体受到附近更小的天体的引力时，小行星内部也会出现潮汐。例如，塞拉姆小行星在丁基内什上引发了潮汐，要了解两者如何共同发展，就需要了解这些潮汐力是如何发挥作用的。

从数学角度来说，对潮汐力和BYROP加速过程进行建模非常复杂。这尤其因为用于建模的方程的输入包含大量不确定性。幸运的是，有一种数学技术可以帮助解决这个问题。

蒙特卡罗方法使用统计数据来找到“正确”的答案，方法是改变方程的输入并随机抽样结果。作者使用这种技术来确定丁基尼什/塞拉姆系统绕对方运行了多长时间，使用每个物体的大小和轨道速度等输入。他们得出的答案是100万到1000万年之间——在太阳系演化的宏伟计划中并不算很长。

鉴于双星被认为至少占近地小行星的15%，而接触双星占直径超过200米的小天体的14%至30%，研究这些类型的意外系统可能对理解小行星的普遍形成方式大有裨益。

正如论文中提到的，还需要做更多的工作，尤其是对塞拉姆陨石坑的分析，这可以为其年龄提供另一种看法。鉴于我们只是在2023年11月偶然发现了这个双星系统，这些数据以及露西号任务的许多其他数据无疑将很快公布。