Un modèle de physique explique la forme générale de deux astéroïdes en tas de débris


Un modèle de physique explique la forme générale de deux astéroïdes en tas de débris

Deux astéroïdes en forme de losange avec des de débris ont été observés près de la Terre et photographiés par des vaisseaux spatiaux sans pilote en 2018 et 2019. Les scientifiques de l’OIST et de l’Université Rutgers ont utilisé un modèle simple habituellement réservé au flux de grains pour expliquer leur forme inhabituelle. Sur la gauche de cette image se trouve une photo de l’un des astéroïdes, Bennu. Une simulation avec le modèle est montrée sur la droite. Comme vous pouvez le voir, la forme de la simulation correspond à celle de Bennu. Crédit photo : Institut des sciences et technologies d’Okinawa

Des scientifiques de l’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) et de l’Université Rutgers ont utilisé des concepts simples de la physique granulaire pour expliquer les curieuses formes de diamant de deux astéroïdes « proches de la Terre ».

Les astéroïdes sont des corps de roche en orbite autour du soleil. Ce qui les rend fascinantes pour les chercheurs, c’est qu’elles sont fabriquées à partir de matériaux restants – la matière qui n’a pas été absorbée par les plus grandes planètes lorsque le système s’est formé il y a environ 4,6 milliards d’années. De cette façon, ils peuvent fournir des informations sur les débuts du système solaire et la formation des planètes. La plupart des astéroïdes sont piégés dans la ceinture d’astéroïdes, une région entre Jupiter et Mars. Cette distance de la Terre rend son étude difficile. Mais l’ occasionnel s’échappe et se rapproche de la Terre, ce qui permet de le photographier de près à l’aide d’un vaisseau spatial sans pilote.

C’est arrivé à ces deux astéroïdes en forme de losange – Bennu et Ryugu. Bennu et Ryugu sont tous deux classés comme des astéroïdes de débris, ce qui signifie qu’ils sont constitués de nombreux petits morceaux de matériau rocheux lâchement maintenus ensemble par la . Essentiellement, ce ne sont que des grains qui interagissent les uns avec les autres, comme le sable de nos plages.

« Les modèles précédents attribuaient ces formes de losange aux forces causées par la rotation qui provoquait le déplacement du matériau des pôles vers l’équateur. Mais lorsque les astéroïdes ont été simulés avec ces modèles, la forme était plus aplatie ou asymétrique que le diamant, nous savions donc que quelque chose n’allait pas », a expliqué le Dr Tapan Sabuwala, auteur principal de l’article publié dans Matière granulaire et des chercheurs de l’Unité de Mécanique des Fluides de l’OIST. « Nous avons constaté qu’il manquait à ces modèles une partie importante, qui est le dépôt de matière. Et un simple modèle de physique granulaire, normalement utilisé pour le dépôt de grains comme le sable ou le sucre, pourrait prédire la forme observée. »

Imaginez que vous versez du sable ou du sucre dans un entonnoir. Un cocktail de forces différentes l’amène à former un tas conique (comme un chapeau de fête). Les physiciens des granulés peuvent utiliser les différentes forces agissant sur les grains pour prédire la forme du tas. Dr. Sabuwala a transféré ces idées sur les astéroïdes avec le professeur Pinaki Chakraborty, qui dirige l’unité, et le professeur Troy Shinbrot de l’Université Rutgers.

Dr. Sabuwala a expliqué que la gravité est différente sur ces astéroïdes que sur un tas de sable sur la plage. « Nous avons dû intégrer cela dans notre modèle, ainsi que le fait que la rotation de l’astéroïde joue également un rôle important », a-t-il déclaré.

Ainsi, au lieu de la forme conique observée dans l’accumulation de grains sur Terre, les forces agissant sur les astéroïdes ont créé des formes de diamant. La force centrifuge causée par la rotation a diminué près des pôles des astéroïdes, provoquant une accumulation de matière à cet endroit, conduisant à leur apparence étonnamment élevée. Une autre différence importante dans ce modèle (par rapport aux précédents) est qu’il suggère que ces astéroïdes empilés de débris n’ont pas commencé comme une sphère et se sont déformés en forme de diamant. Au contraire, l’accumulation de débris a provoqué la formation de la forme du diamant très tôt dans la formation de l’astéroïde, et tout remodelage ultérieur a été minime. De plus, l’idée que les formes de diamant ont été coulées dans les premiers stades de la formation des astéroïdes, tout en contredisant les modèles antérieurs, est cohérente avec les observations récentes.

Les chercheurs ont démontré la précision de ce modèle grâce à des simulations et ont découvert que les astéroïdes simulés formaient la forme caractéristique du losange, corroborant davantage leur théorie.

« Nous avons utilisé des concepts simples de flux de grains pour expliquer comment ces astéroïdes ont pris leurs formes étranges », a déclaré le professeur Chakraborty. « Le fait que des idées simples puissent éclairer des problèmes complexes est peut-être l’aspect le plus agréable de ce travail pour nous. »


Les astéroïdes Ryugu et Bennu ont été créés par la destruction d’un gros astéroïde


Plus d’information:
Tapan Sabuwala et al, Bennu et Ryugu : Diamants dans le ciel, Matière granulaire (2021). DOI : 10.1007 / s10035-021-01152-z

Fourni par l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa

Citation: Le modèle de physique la forme globale de deux astéroïdes de tas de débris (2021, 6 septembre), consulté le 6 septembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-09-physics-rubble-pile-asteroids.html

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