Αστεροειδείς
Οι αστεροειδείς είναι μικρά σώματα (minor planets) στην εσωτερική περιοχή του Ηλιακού Συστήματος, συμπεριλαμβανομένων και αυτών που έχουν κοινή τροχιά με τον Δία. Τα σώματα αυτά έχουν ακανόνιστο σχήμα με διάμετρο από μερικά μέτρα μέχρι αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα και έχουν διαφορετική σύσταση. Οι μεγάλοι αστεροειδείς (με διάμετρο μεγαλύτερη από 50 – 100 km) είναι πιθανά «άθικτα» σώματα, καθώς δεν δημιουργήθηκαν από πολλαπλά γεγονότα πρόσκρουσης μεγαλύτερων σωμάτων. Για αυτόν το λόγο, τα σώματα αυτά θεωρούνται πλανητοειδή, που παρέμειναν σχετικά αναλλοίωτα από την στιγμή της δημιουργίας τους. Μερικοί αστεροειδείς ανήκουν σε οικογένειες, οι οποίες σχηματίστηκαν από μεγαλύτερα σώματα (parent bodies) που θρυμματίστηκαν από προηγούμενες συγκρούσεις. Η διαδικασία των συγκρούσεων οδηγεί στην επανένωση των θραυσμάτων, σχηματίζοντας τα λεγόμενα rubble piles, δηλαδή αστεροειδείς που αποτελούνται από πολλά κομμάτια βράχων και λίθων προσκολλημένα μεταξύ τους υπό την επίδραση της βαρύτητας.
Οικογένειες ΑστεροειδώνΟικογένεια αστεροειδών ονομάζεται μία ομάδα από θραύσματα που προήλθαν από προσκρούσεις σε μεγαλύτερα σώματα (parent bodies) επιφέροντας την μερική ή και την ολική καταστροφή τους. Τα μέλη αυτών των οικογενειών έχουν μεταξύ τους παρόμοια τροχιά και φασματικό τύπο. Η Ζώνη των Αστεροειδών εξελίσσεται συνεχώς μέσω των προσκρούσεων, αναπαράγοντας έναν μεγάλο αριθμό θραυσμάτων πρόσκρουσης. Η συχνότητα των προσκρούσεων στην Κύρια Ζώνη θεωρείται ότι παραμένει σταθερή για τα τελευταία 4 δισεκατομμύρια χρόνια (~4 Gyr), ωστόσο οι περισσότερες οικογένειες αστεροειδών, που έχουν ανακαλυφθεί, έχουν ηλικία μικρότερη από 2 δισεκατομμύρια χρόνια (~2 Gyr). Περίπου το 25% των ανακαλυφθέντων αστεροειδών έχουν συσχετισθεί με περισσότερες από 100 γνωστές οικογένειες. Η αναγνώριση όλων των οικογενειών θα οδηγήσει στον προσδιορισμό των πραγματικών πλανητοειδών και την κατανομή μεγέθους τους. Μία τέτοια ταξινόμηση, αποτελεί το κλειδί για την κατανόηση της δυναμικής εξέλιξης και προσκρούσεων των αστεροειδών στο σύνολό τους, καθώς και τη μεταξύ τους συσχέτιση.
Το φαινόμενο Yarkovsky είναι μία δύναμη θερμική ακτινοβολίας που δρα στα μικρά σώματα του ηλιακού συστήματος.
Το φαινόμενο Yarkovsky διασκορπίζει τους αστεροειδείς μιας οικογένειας
Η ηλιακή ακτινοβολία θερμαίνει την ημερήσια πλευρά του αστεροειδή και εν συνεχεία η θερμότητα ακτινοβολεί πίσω στο διάστημα. Αυτή η θερμική ακτινοβολία παρατηρείται συνήθως στο υπέρυθρο. Κάθε φωτόνιο έχει ορμή, η οποία εξαρτάται από την ενέργειά του (δηλ. το μήκος κύματός του). Έτσι, περισσότερη ενέργεια και συνεπώς περισσότερη ορμή απελευθερώνεται από την περιοχή του αντικειμένου με την υψηλότερη θερμοκρασία, δημιουργώντας μία ώθηση στο ίδιο το σώμα με κατεύθυνση αντίθετη από την επιφάνεια με την υψηλή θερμοκρασία. Το αντικείμενο εκπέμπει θερμική ακτινοβολία με κάποια καθυστέρηση, εξαιτίας της θερμικής αδράνειας, την στιγμή που η περιοχή με την υψηλή θερμοκρασία βρεθεί στην ‘απογευματινή’ πλευρά. Εάν ο αστεροειδής έχει δεξιόστροφη περιστροφή, η κατεύθυνση της θερμικής δύναμης είναι αντίθετη από την τροχιακή του κίνηση, οδηγώντας το σώμα σε μεγαλύτερη ηλιοκεντρική απόσταση. Σε αντίθετη περίπτωση, εάν ο αστεροειδής περιστρέφεται αριστερόστροφα, τότε η τροχιά του μικραίνει. Αυτό είναι γνωστό ως ημερήσιο φαινόμενο Yarkovsky και εκδηλώνεται όταν ο άξονας περιστροφής του αντικειμένου δεν βρίσκεται στο τροχιακό επίπεδό του. Αυτό το φαινόμενο αλλάζει τον μεγάλο ημιάξονα (a) της τροχιάς του αστεροειδή, με ρυθμό (da/dt) αντιστρόφως ανάλογο της διαμέτρου (D) του, 1/D. Ένας δεξιόστροφα περιστρεφόμενος αστεροειδής έχει da/dt>0 και μετακινείται σε θέσεις με μεγαλύτερη ηλιοκεντρική απόσταση, ενώ ένας αριστερόστροφα περιστρεφόμενος έχει da/dt<0 και μετακινείται σε θέσεις με μικρότερη ηλιοκεντρική απόσταση. Για τα μέλη των οικογενειών, αστεροειδείς που δημιουργήθηκαν από κάποια πρόσκρουση σε συγκεκριμένο μεγάλο ημιάξονα (aC), το φαινόμενο Yarkovsky δημιουργεί συσχετίσεις των σημείων στο επίπεδο (1/D – a) λεγόμενες ως V-shapes, από το λατινικό γράμμα «V», των οποίων η κλίση καθορίζει την ηλικία της οικογένειας και η κορυφή αντιστοιχεί περίπου στο aC. Όσο πιο ανοιχτό είναι το V-shape τόσο πιο παλιά είναι η οικογένεια.
Αναγνώριση των αρχαιότερων οικογενειών αστεροειδών
Η ανακάλυψη των αρχαιότερων οικογενειών έχει γίνει από τον Dr. Marco Delbo et al., χρησιμοποιώντας μία καινοτόμα μέθοδο αναγνώρισης οικογενειών, η οποία βρίσκει συσχετίσεις μεταξύ
της τροχιακής θέσης και το μέγεθος των αστεροειδών.
Συγκεκριμένα, όσο μικρότερος είναι ο αστεροειδής, τόσο πιο μακριά από το κέντρο της οικογένειας θα βρίσκεται (στο διάγραμμα με την πυκνότητα των αστεροειδών στο επίπεδο που ορίζει
η αντίστροφη διάμετρος (1/D) και ο μεγάλος ημιάξονας (a) σχηματίζεται το λεγόμενο “V-shape”).
Με βάση αυτή την μέθοδο, επικαλούμενη επίσης ως τεχνική V-shape (Bolin et al. 2017), έχουν ανακαλυφθεί τρεις αρχέγονες οικογένειες στην Εσωτερική Κύρια Ζώνη Αστεροειδών:
Αυτή η μέθοδος είναι πολύ ισχυρή, αλλά χρειάζεται ένα κρίσιμο και ανεξάρτητο τεστ για την επιβεβαίωση των μελών στην οικογένεια. Ένα από τα πιο αξιόπιστα τεστ είναι ο προσδιορισμός της κατεύθυνσης του άξονα περιστροφής για κάθε αστεροειδή: οι δεξιόστροφα (αριστερόστροφα) περιστρεφόμενοι θα πρέπει να σε μικρότερο (μεγαλύτερο) μεγάλο ημιάξονα από το κέντρο της οικογένειας. Συνεπώς, ο άξονας περιστροφής είναι ένα φυσικό χαρακτηριστικό που καθορίζει εάν ένας αστεροειδής ανήκει σε κάποια αρχέγονη οικογένεια και επιπρόσθετα δίνει πληροφορίες για την εξέλιξη της οικογένειας αυτής.