Спутник астероида - это астероид, обращающийся по орбите вокруг другого астероида. Спутник и астероид представляют собой систему, поддерживающуюся гравитацией обоих объектов. Астероидную систему, в которой размеры спутника сопоставимы c размером астероида, называют двойным астероидом. На сегодняшний день также известны системы из трёх компонентов.
    До конца XIX века астероиды представлялись учёным как одиночные тела. Но в начале XX века, с улучшением наблюдательной аппаратуры, появились предположения о существовании двойственности астероидов. Были проведены первые исследования, в частности, детально был изучен астероид (433) Эрос. Однако таких исследований было немного, и они противоречили общепринятым взглядам.
    Первые попытки выявить спутники у астероидов, с помощью измерений ослабления блеска звёзд при покрытии их астероидами, были проведены для объектов (6) Геба (1977 год) и (532) Геркулина (1978 год). В ходе исследований было предположено наличие спутников у указанных объектов, однако эти данные не были подтверждены. Позже чешский астроном Петр Правец (1991 год) и немецкий Г. Хан (1994 год), обратили внимание на переменный блеск двух небольших астероидов, пролетавших вблизи Земли, который мог указывать на их двойственность. К сожалению, эти наблюдения повторить не удалось.

(243) Ида - небольшой астероид главного пояса, входящий в семейство Корониды. Был обнаружен 29 сентября 1884 года австрийским астрономом Иоганном Пализой в обсерватории города Вена (Австрия) и назван в честь нимфы в древнегреческой мифологии. Позднейшие наблюдения идентифицировали Иду как каменный астероид класса S (один из самых распространённых спектральных классов пояса астероидов).     28 августа 1993 года мимо астероида пролетел автоматический космический аппарат «Галилео» (США), который обнаружил у Иды спутник размером 1,4 км. Спутник был назван Дактиль, в честь дактилей - в древнегреческой мифологии существ, обитавших на острове Крит на горе Ида. Дактиль стал первым спутником, обнаруженным у астероида. Он всего лишь 1,4 км в диаметре, что составляет около одной двадцатой части размера Иды. Его орбита вокруг Иды не может быть точно определена, но имеющихся данных хватило, чтобы приблизительно оценить плотность Иды.

(243) Ида 59,8х25,4х18,6 км Кольцо астероидов спутник Дактиль 1,6х1,4х1,2 км расстояние между объектами 108 км

СПУТНИКИ АСТЕРОИДОВ

    Первый подтверждённый спутник астероида был открыт в 1993 году автоматической межпланетной станцией «Галилео». Он был обнаружен у астероида (243) Ида, по ходу пролета АМС вблизи объекта. Спутник назвали Дактиль. Вторым открытым спутником в 1998 году стал Маленький Принц, спутник астероида (45) Евгения. В 2002 году был открыт первый спутник у транснептунового объекта 1998 WW31.

Покадровая съёмка астероида (45) Евгения и его спутника     (45) Евгения - крупный астероид главного пояса, который принадлежит к редкому спектральному классу F. Главной особенностью астероида (45) Евгения, является то, что он стал одним из первых астероидов, у которых был обнаружен спутник, и вторым, после (87) Сильвия, астероидом, который был признан тройным.     Астероид был открыт 27 июня 1857 года немецким астрономом-любителем и художником Германом Гольдшмидтом с помощью 4-х дюймового телескопа, расположенного на шестом этаже его квартиры в Латинском квартале Парижа.     Евгения - крупный астероид вытянутой формы, со средним размером около 214,6 км и тёмной углеродистой поверхностью, характерной для спектрального класса F. Как и (253) Матильда, астероид Евгения имеет очень низкую плотность, что может указывать на низкую пористость этого тела, а учитывая малую вероятность наличия водяного льда в составе пород этого астероида, вполне возможно, что он представляет собой не что иное как груду щебня - конгломерат механически не связанных между собой осколков, удерживаемых вместе лишь гравитацией.     Оба спутника были открыты с помощью земных телескопов с использованием адаптивной оптики.     Маленький принц     Первый (внешний) спутник астероида (45) Евгения был обнаружен 1 ноября 1998 года при помощи телескопа CFHT, установленного на вершине вулкана Мауна-Кеа, Гавайи и получил временное обозначение S/1998 (45) 1. Впоследствии спутник был назван «Маленький принц» в честь сына французской императрицы Евгении Наполеона IV, так и не ставшего императором.     Спутник имеет диаметр около 13 км и обращается вокруг астероида в экваториальной плоскости на расстоянии около 1200 км, с периодом около пяти суток. Звёздная величина спутника отличается от Евгении более чем на 6 единиц. Но, несмотря на это, его яркости хватило, чтобы он был замечен в земные телескопы, став таким образом первым спутником астероида, обнаруженным с помощью оптических наблюдений.     S/2004 (45) 1     Второй (внутренний) спутник астероида (45) Евгения был обнаружен в феврале 2004 года после анализа трёх изображений, полученных в Европейской южной обсерватории в Чили и получил временное обозначение S/1998 (45) 1. Своего собственного имени он пока не имеет.     Спутник имеет диаметр около 6 км и обращается вокруг астероида на расстоянии около 700 км, с периодом чуть больше двух суток.

(45) Евгения 305х220х145 км Кольцо астероидов спутник Маленький Принц диаметр 12,7 ± 0,8 км расстояние между объектами 1184 ± 12 км спутник S/2004 (45) 1 диаметр примерно 6 км расстояние между объектами 700 км

СПУТНИКИ АСТЕРОИДОВ

    Открытие спутников позволяет лучше изучить астероиды, поскольку знание спутниковых орбит имеет большое значение для получения фундаментальных физических параметров двойной системы, таких как масса, и проливает свет на её возможное формирование и эволюцию. Поэтому учёные ищут различные методы исследований астероидов, направленные на поиск у них спутников. Вот некоторые из них:

    - оптический - прямые оптические наблюдения с помощью космических и наземных телескопов с адаптивной оптикой;
    Оптический метод является самым очевидным, однако имеет ряд недостатков, наиболее важным из которых является сложность регистрации слабого объекта рядом с более ярким и необходимость проводить наблюдения с высоким угловым разрешением. Поэтому оптические наблюдения позволяют выявлять небольшое количество спутников, имеющих достаточно крупные размеры относительно астероида, и находящихся на значительном расстоянии от него.

    - радиолокационный - c помощью космических и наземных радиотелескопов;
    Радиолокационный метод позволяет довольно точно измерить форму объекта (с точностью до 10 метров на крупнейших радиотелескопах), с помощью измерения времени запаздывания отражённого сигнала. Недостаток радиолокационного метода заключается в малом радиусе действия. С увеличением расстояния до исследуемого объекта точность данных существенно снижается.

    - фотометрический - измерение уменьшения блеска звезды при её покрытии астероидом;
    Метод фотометрических наблюдений покрытий звёзд астероидами использует измерения уменьшения блеска покрываемой звезды. Суть метода состоит в наблюдении за звездой из зоны, находящейся вне расчётной полосы покрытия астероидом. Преимущество заключается в том, что такие наблюдения можно проводить с помощью любительских астрономических приборов. Недостаток - спутник астероида должен покрывать зону наблюдателя в момент исследования.

    - пролет АМС
    Исследования с помощью АМС являются наиболее точными, так как позволяют использовать имеющуюся на станции аппаратуру с близкого расстояния.

    Происхождение спутников

    Происхождение спутников астероидов в настоящее время однозначно не определено. Существуют разные теории. Одна из широко признанных гласит, что спутники могут быть остаточным продуктом столкновения астероида с иным объектом. Другие пары могли образоваться захватом малого объекта более крупным. Формирование в результате столкновения сдерживается моментом импульса компонентов. Двойные астероидные системы с небольшим расстоянием между компонентами вполне соответствуют этой теории. Однако она вряд ли подходит для удаленных компонентов.
    Согласно другой гипотезе, спутники у астероидов сформировались на начальной стадии эволюции Солнечной системы.

Астероид Сильвия с двумя спутниками     (87) Сильвия - очень крупный тройной астероид главного пояса, который принадлежит к семейству Кибелы. Он был открыт 16 мая 1866 года английским астрономом Норманом Погсоном в Мадрасской обсерватории и назван в честь Реи Сильвии, - матери братьев Ромула и Рема, легендарных основателей Рима, в честь которых названы спутники астероида.     У Сильвии есть два спутника: Ромул S/2001 (87) и Рем S/2004 (87), названные в честь легендарных братьев - основателей Рима.     Первый спутник (внешний), Ромул, был обнаружен 18 февраля 2001 года американскими астрономами Майклом Брауном и Jean-Luc Margot с помощью телескопа обсерватории Кека на Гавайях. Он имеет 18 км в диаметре и обращается вокруг Сильвии за 3,6496 ± 0,0007 суток по орбите с радиусом 1356 ± 5 км.     Второй спутник (внутренний), Рем, был обнаружен спустя три года - 9 августа 2004 года - французскими астрономами. Он имеет 7 ± 2 км в диаметре и обращается вокруг Сильвии за 1,3788 ± 0,0007 суток по орбите с радиусом 706 ± 5 км.     Вполне возможно, что спутники Сильвии, как и она сама, являются «грудами щебня», собравшимися из обломков, выброшенных на орбиту вокруг астероида в результате столкновения, и затем собравшихся в единое тело. Но в любом случае, не стоит исключать возможности обнаружения дополнительных более мелких спутников.     Интересно, что при наблюдении с поверхности Сильвии оба спутника имеют угловые размеры даже большие чем у земной Луны. Так у более крупного Ромула, внешнего спутника, угловой размер составляет 0,89°, а у более мелкого Рема, внутреннего спутника, - 0,78°. Поскольку форма Сильвии далека от сферической, эти размеры могут меняться на 10% в зависимости от точки на поверхности астероида, в которой будет находиться наблюдатель. С самих же спутников Сильвия будет выглядеть просто огромной: так с внутреннего спутника (Рема) её угловые размеры будут составлять 30°х18°, а угловые размеры видимого с той же точки Ромула - всего 0,50° - 1,59°; в то же время с внешнего спутника (Ромула) её угловые размеры будут чуть поскромнее и составят 16°х10°, угловые размеры Рема, видимого с Ромула, - уже всего 0,19° и 0,62°.     Поскольку оба спутника движутся примерно по круговым орбитам и приблизительно в одной плоскости, то регулярно раз в 2,2 дня они будут проходить рядом или даже затмевать друг друга. А раз в 6,52 года за счёт этих спутников на Сильвии могут происходить солнечные затмения: угловой диаметр Солнца с орбиты астероида составляет всего 0,15°, против угловых размеров в 0,89° и 0,78° у Ромула и Рема соответственно.

(87) Сильвия 384х264х232 км Кольцо астероидов спутник Рем (Сильвия II) диаметр 7 ± 2 км расстояние между объектами 706 ± 5 км спутник Ромул (Сильвия I) диаметр 18 ± 4 км расстояние между объектами 1356 ± 5 км

СПУТНИКИ АСТЕРОИДОВ

    Предполагается, что многие астероиды состоят из нескольких каменных глыб, слабо связанных гравитацией и покрытых слоем реголита, поэтому небольшое внешнее воздействие может приводить к разрыву такой системы и образованию сателлитов на небольшом расстоянии.

    Общие характеристики

    Приливные воздействия астероида на спутник оказывают влияние на параметры его орбиты, и выравнивают оси вращения обоих объектов с осью главного момента инерции. Сам спутник со временем принимает несколько вытянутую форму под влиянием гравитационного поля астероида. Если период вращения главного тела меньше периода обращения спутника вокруг него (что является типичным для Солнечной системы), то со временем спутник отдаляется, а период вращения главного тела - замедляется.


    Двойной астероид - это система из двух астероидов, гравитационно связанных друг с другом, вращающихся вокруг общего центра масс, наподобие двойной системы звёзд.
    Если астероиды примерно одинакового размера, то центр масс такой системы находится примерно посередине, между астероидами, наглядным примером такой системы является астероид (90) Антиопа. Если же спутник сильно уступает по размерам основному астероиду, то центр масс располагается внутри большего астероида, как в случае с системой Земля-Луна. К таким системам относится большинство известных бинарных систем, таких, как у астероидов (22) Каллиопа, (45) Евгения, (87) Сильвия, (107) Камилла, (121) Гермиона, (130) Электра, (283) Эмма, (379) Гуенна.

Художественное представление: (90) Антиопа и S/2000 (90) 1     (90) Антиопа - двойной астероид главного пояса, который принадлежит к темному спектральному классу C. Он был открыт 1 октября 1866 года немецким астрономом Робертом Лютером в Дюссельдорфской обсерватории и назван в честь персонажа древнегреческой мифологии, однако чьё именно имя ему присвоено, достоверно неизвестно, поскольку оно имеет двойное значение в мифологии древних греков: астероид мог получить название в честь Антиопы из Беотии, либо в честь Антиопы-амазонки - дочери Ареса.     До 2000 года Антиопа считалась одиночным астероидом, диаметром около 120 км. 10 августа 2000 года группой астрономов, работающих в обсерватории Кек на Гавайских островах, с использованием адаптивной оптики был обнаружен второй компонент, который в настоящее время имеет обозначение S/2000 (90) 1.     Астероиды со спутниками открывали и ранее, однако в предыдущих случаях размеры спутника были значительно меньше основного компонента. Диаметр спутника Антиопы оказался сопоставимым с диаметром астероида, поэтому Антиопа считается первым открытым двойным астероидом.     Любопытно, что ещё в 1997 году анализ кривой блеска Антиопы показал классическую затменно-бинарную форму, которую следует ожидать от двух компонентов одинакового размера, наблюдаемых с ребра орбиты, хотя авторы работы и не предоставили такое толкование.     Компоненты системы обращаются вокруг общего центра масс на расстоянии 171 ± 1 км. Анализ кривой блеска, проведённый в 2001 году, показывает, что вращательные периоды обоих тел совпадают с периодом обращения, что является характерным для синхронного вращения. Плоскость вращения системы наклонена на 63,7° по отношению к плоскости эклиптики Солнечной системы.     Компоненты системы имеют сходные размеры: средний диаметр Антиопы составляет 87,8 км, её спутника - 83,8 км. Исследования особенностей кривой блеска астероида, проведённые российскими учёными Пулковской обсерватории и Институтом солнечно-земной физики в Иркутске, отмечают сильную зависимость блеска от фазового угла, что может говорить об очень сплюснутой форме компонентов.

(90) Антиопа 93,0х87,0х83,6 км Кольцо астероидов спутник S/2000 (90) 1 89,4х82,8х79,6 км расстояние между объектами 171 ± 1 км

СПУТНИКИ АСТЕРОИДОВ

    Некоторые ударные кратеры, такие, как кратер Клируотер в Канаде, могли быть образованы как раз при падении бинарных астероидов.
    Пути формирования бинарных систем недостаточно ясны. Случайный захват астероидов в главном поясе в результате тесного облёта практически невозможен, так как при захвате спутника происходит его сильное приливное торможение, которое, в соответствии с законом сохранения энергии, сопровождается сильнейшей деформацией спутника под действием приливных сил, при которой его кинетическая энергия переходит в тепло. Для крупных тел такой захват вполне допустим, но в случае с телами малой массы, такими, как большинство астероидов, он недопустим, потому что ввиду огромной скорости (больше десяти км/с) кинетическая энергия движения даже сравнительно небольшого тела настолько велика, что из-за малой массы астероида его гравитации просто не хватит, чтобы остановить относительно крупное тело и перевести его на стабильную орбиту вокруг себя.

Художественное представление: 1998 WW31 и МАС S/2000 (1998 WW31) 1     1998 WW31 открыт в 1998 году Глубоким исследованием эклиптики (DES). 1998 WW31 - двойная система с другим объектом, предварительно обозначаемым МАС S/2000 (1998 WW31) 1: первый транснептуновый двойной объект, открытый после Плутона, и один из самых симметричных двойных объектов, известных в Солнечной системе. Два тела очень близки по размерам, отношение диаметров 1,2 и массе (отношение 1,74), предполагается наличие аналогичных поверхностей и плотности. Их орбитальный период составляет около 570 дней, и они находятся на расстоянии 4000 (сближение) - 40 000 км, большая полуось - около 22 000 км. Их диаметры могут быть в диапазоне 100-150 км, а плотность - 1,0-2,0. Их суммарная масса составляет 1/6000 долю массы системы Плутон-Харон.

1998 WW31 диаметр 133 ± 15 км ТНО, кьюбивано спутник S/2000 (1998 WW31) 1 диаметр 110 ± 12 км расстояние между объектами 22 300 ± 800 км

СПУТНИКИ АСТЕРОИДОВ

    Предполагается несколько возможных способов формирования двойных систем астероидов. Двойные системы таких астероидов, как (22) Каллиопа, (45) Евгения и (87) Сильвия, могли образоваться при разрушении родительского астероида в результате столкновения с другим астероидом. Транснептуновые бинарные системы могли образоваться ещё во время формирования Солнечной системы в результате взаимного захвата. Из-за большой удалённости от Солнца их орбитальные скорости, а следовательно и кинетическая энергия движения очень малы, что делает такой захват вполне возможным.
    Такие системы могут образоваться также в результате тесного сближения с какой-нибудь крупной планетой, например, Землёй. При этом, из-за действия внутренних напряжений, возникающих под действием приливных сил, астероиды часто распадаются на несколько фрагментов, которые потом могут соединиться в кратную систему или просто двигаться вместе по близким орбитам.

4 снимка системы Патрокл - Менетий, сделанные при помощи адаптивной оптики в обсерватории Кека (2005) и обсерватории Джемини (2007)     (617) Патрокл - двойной троянский астероид Юпитера, двигающийся в точке Лагранжа L5, в 60° позади планеты, принадлежащий к редкому спектральному классу P. Он был открыт 17 октября 1906 года немецким астрономом Августом Коппфом в обсерватории Хайдельберга, Германия и назван в честь персонажа древнегреческой мифологии, участника Троянской войны Патрокла, сына Менетия и Сфенелы.     До 2001 года Патрокл считался одиночным астероидом, диаметром около 120 км. 22 сентября 2001 года в Обсерватории Джемини, которая имеет два восьмиметровых телескопа на Гавайях и в Чили, у Патрокла был обнаружен спутник, получивший обозначение S/2001 (617) 1. 2 февраля 2006 года его назвали Менетием.     В феврале 2006 года были точно измерены орбиты компонентов системы. Они вращаются вокруг общего центра масс за 4,283±0,004 дня, на расстоянии 680±20 км, по примерно круговой орбите. Сравнив свои наблюдения с тепловыми измерениями, полученными в ноябре 2000 года, астрономы оценили размеры компонентов системы. Больший компонент - 122 км в диаметре - сохраняет имя Патрокла. Меньший компонент - 112 км - теперь называется Менетий.     Патрокл считается первым открытым двойным астероидом-троянцем. Из-за низкой плотности компонентов (0,8 г/см3), меньшей чем плотность воды, группа исследователей во главе с Ф. Марши предположила, что система Патрокла больше похожа на комету по своему составу.

(617) Патрокл диаметр 121,8 ± 3,2 км Троянцы спутник Менетий диаметр 112,6 ± 3,2 км расстояние между объектами 680 ± 40 км

СПУТНИКИ АСТЕРОИДОВ

    Согласно другой теории, распад астероидов может происходить под действием YORP-эффекта, который заключается в увеличении скорости вращения астероидов неправильной формы под действием фотонов из-за неравномерного альбедо поверхности. Было высказано предположение, что в результате этого эффекта скорость вращения астероида может возрасти настолько, что приливные силы разорвут его на две части.

---