Ziemię mijają tysiące małych asteroid, często zupełnie niewidoczne gołym okiem. Większość z nich nigdy w naszą planetę nie uderzy, ale żeby mieć tego pewność, trzeba je najpierw odnaleźć, a potem z dużą dokładnością obliczyć ich trajektorie na setki tysięcy lat do przodu. Tym właśnie zajmuje się Ireneusz Włodarczyk z Chorzowskiego Obserwatorium Astronomicznego, współpracując z kolegami z Litwy i USA.

Bohaterką pracy opublikowanej niedawno przez tę grupę w czasopiśmie naukowym Icarus jest niewielka asteroida 2018 BY6. Ma około 60 metrów średnicy (to mniej więcej długość boiska piłkarskiego) i porusza się po orbicie typu Apollo, czyli takiej, która przecina orbitę Ziemi. Została wypatrzona w 2014 roku teleskopem Vatican Advanced Technology Telescope (VATT) na górze Graham w Arizonie. Ten teleskop, używany m.in. przez polskich astronomów, w latach 2013–2018 odkrył 54 nowe asteroidy. 2018 BY6 jest spośród nich najbardziej interesująca pod względem dynamiki, bo regularnie zbliża się do naszej planety. Minimalna odległość między jej znaną orbitą a orbitą Ziemi (tzw. MOID) to około 0,012 jednostki astronomicznej, czyli nieco ponad 1,5 miliona kilometrów - kilka razy dalej niż Księżyc.

Autorzy postawili sobie dwa główne cele. Po pierwsze, chcieli pokazać, jak z kilku słabych zdjęć można pozyskać maksimum informacji o ruchu takiej skały. Po drugie, sprawdzić, jak ten ruch będzie się zmieniał w bardzo długich skalach czasu i czy wśród możliwych scenariuszy pojawia się realne zderzenie z Ziemią. Chodziło o demonstrację metod, które będą standardem w badaniach potencjalnie niebezpiecznych asteroid.

Orbita 2018 BY6 nie jest znana idealnie, lecz z pewnym rozrzutem. Naukowcy wzięli więc najlepszą wyznaczoną trajektorię i wokół niej stworzyli 101 jej wariantów, czyli coś w rodzaju wirtualnych kopii asteroidy, każdą z odrobinę innymi parametrami. Następnie puścili wszystkie te wirtualne obiekty w numerycznej symulacji na milion lat w przyszłość, uwzględniając nie tylko grawitację planet, lecz także bardzo subtelne efekty termiczne: efekt Jarkowskiego i efekt YORP. Pierwszy to delikatne popychanie od ciepła promieniowanego przez nagrzaną połowę asteroidy, drugi to moment siły wywołany nierównomiernym odbijaniem i wypromieniowywaniem światła Słońca przez jej nieregularną powierzchnię. Działa to jak zespół mikroskopijnych silniczków rakietowych na powierzchni skały, które przez miliony lat potrafią stopniowo przyspieszać lub hamować jej obrót.

Wyniki są z jednej strony uspokajające, z drugiej - fascynujące. W większości scenariuszy 2018 BY6 przez milion lat unika zderzenia z Ziemią, choć wielokrotnie przelatuje blisko niej, Wenus i Marsa. Pojawiają się jednak trzy wirtualne kopie, które kończą swój żywot na Ziemi odpowiednio za około 270 tysięcy, 570 tysięcy i 920 tysięcy lat. W tych przypadkach minimalna odległość od środka Ziemi jest mniejsza niż promień naszej planety, co w języku symulacji oznacza uderzenie. Autorzy podkreślają jednak, że z powodu chaosu w ruchu tak małych obiektów i niepewności danych nie da się z tych trzech przypadków łatwo wyliczyć konkretnego prawdopodobieństwa katastrofy. To raczej katalog możliwych ścieżek rozwoju wydarzeń niż dokładny kalendarz przyszłości.

Równie ciekawie wygląda ewolucja fizyczna asteroidy. Na początku symulacji 2018 BY6 obraca się mniej więcej raz na 18 godzin. Po stu milionach lat większość wirtualnych kopii wiruje już szaleńczo szybko, nawet raz na kilkanaście minut. To skutek długotrwałego działania efektu YORP, który przez miliony lat przyspiesza obrót asteroidy jak bardzo słaby, ale nieustannie wiejący wiatr, który w końcu rozpędza wiatrak do dużych obrotów. U tak małych asteroid tak szybki obrót może prowadzić do pękania, odrywania się fragmentów czy powstawania układów podwójnych. Praca pokazuje więc, że Słońce nie tylko oświetla i ogrzewa takie skały, ale też bardzo powoli rzeźbi ich kształt i orbitę.

Najbliższy fragment tej historii dotycz roku 2029. Wtedy 2018 BY6 będzie stosunkowo jasna (około 16–17 magnitudo) i dobrze widoczna dla wielu teleskopów, także mniejszych instrumentów amatorskich. Jej pozycja na niebie jest już dziś znana z dokładnością do kilku minut łuku, więc będzie można ją odszukać i bardzo precyzyjnie zmierzyć. Każde takie spotkanie pozwala poprawić orbitę i lepiej oszacować delikatne efekty niegrawitacyjne. Autorzy zachęcają wręcz, by wykorzystać to okno obserwacyjne jako test współpracy między zawodowymi obserwatoriami a doświadczonymi miłośnikami astronomii.

Z badań astronomów wynika, że system wczesnego ostrzegania przed kosmicznymi intruzami działa coraz sprawniej i jest to zasługa także polskich naukowców. O bezpieczeństwie naszej planety decydują nie tylko wielkie teleskopy i spektakularne misje kosmiczne, ale też żmudne liczenie trajektorii, uwzględniające nawet to, jak szybko nagrzewa się i stygnie sześćdziesięciometrowa skała. To mało efektowne, ale niezwykle ważne zaplecze „obrony planetarnej”. Przyszłość nie jest raz na zawsze zdeterminowana: zamiast jednego nieuchronnego scenariusza mamy wachlarz możliwych dróg, które możemy coraz lepiej rozumieć, a czasem także lekko korygować, jeśli zajdzie taka potrzeba. (PAP)

kmp/ agt/