En asteroid kallad "Lucy's baby" efter att en NASA-rymdfarkost upptäckte att den kretsar kring en annan asteroid i november förra året är i själva verket ett barn i solsystemet - bara 2–3 miljoner år gammal, uppskattar ett Cornell-ledd forskargrupp med hjälp av nya statistiska beräkningar .

Teamet härledde åldern för Selam, en "månelett" som cirkulerar den lilla asteroiden Dinkinesh i det huvudsakliga asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, baserat endast på dynamik eller hur paret rör sig i rymden. Deras beräkning stämmer överens med en av NASA:s Lucy-uppdrag baserad på en analys av ytkratrar, den mer traditionella metoden för att datera asteroider.

Den nya metoden kompletterar det arbetet och har några fördelar:Det kräver inte en dyr rymdfarkost för att ta närbilder, den kan vara mer exakt i fall där asteroidytor nyligen har genomgått förändringar och kan appliceras på sekundära kroppar i dussintals av andra kända binära system, som står för 15 % av jordensnära asteroider, sa forskarna.

"Att hitta asteroidernas åldrar är viktigt för att förstå dem, och den här är anmärkningsvärt ung jämfört med solsystemets ålder, vilket betyder att den bildades något nyligen", säger Colby Merrill, doktorand inom flygteknik. "Att få åldern på denna ena kropp kan hjälpa oss att förstå befolkningen som helhet."

Merrill är den första författaren till "Age of (152830) Dinkinesh-Selam Constrained by Secular Tidal-BYORP Theory", publicerad i Astronomy &Astrophysics med medförfattarna Alexia Kubas, doktorand inom området astronomi och rymdvetenskap; Alex Meyer, doktorand vid University of Colorado, Boulder; och Sabina Raducan, postdoktor vid universitetet i Bern i Schweiz.

Merrill, en dynamikexpert som var en del av NASA:s Double Asteroid Redirection Test (DART)-uppdrag, som 2022 kraschade en rymdfarkost i månen Dimorphos, tittade noga på när rymdfarkosten Lucy flög förbi Dinkinesh den 1 november 2023 och oväntat hittades Selam.

Den senare visade sig vara "en utomordentligt unik och komplex kropp", sa Merrill - en så kallad "kontaktbinär" bestående av två lober som i huvudsak är bråtehögar som sitter ihop och den första i sitt slag som setts kretsa kring en annan asteroid.

Merrill och Kubas började omedelbart modellera systemet som ett slutprojekt för deras "Planeternas fysik"-kurs som lärs ut av Philip Nicholson, professor i astronomi vid College of Arts and Sciences (A&S).

Binära asteroider är dynamiskt komplexa och fascinerande objekt som är engagerade i ett slags dragkamp, ​​sa forskarna. Tyngdkraften som verkar på föremålen får dem att bukta ut fysiskt och resulterar i tidvatten, som långsamt minskar systemets energi. Samtidigt förändrar solens strålning också det binära systemets energi med en effekt som kallas den binära Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (BYORP)-effekten.

Så småningom kommer systemet att nå en jämvikt där tidvatten och BYORP är lika starka – ett dödläge i dragkampen.

Förutsatt att dessa krafter var i jämvikt och kopplade in asteroiddata som delas offentligt av Lucy-uppdraget, beräknade forskarna hur lång tid det skulle ha tagit för Selam att nå sitt nuvarande tillstånd efter att ha bildats från ytmaterial som kastats ut av en snabbt snurrande Dinkinesh. Längs vägen sa teamet att det förbättrades på redan existerande ekvationer som antog att båda kropparna var lika täta och ignorerade den sekundära kroppens massa.

Med ungefär 1 miljon beräkningar med varierande parametrar gav resultaten en medianålder för Selam på 3 miljoner år, med 2 miljoner som det mest sannolika resultatet.

Att fastställa Selams ålder går framåt jämfört med Didymos och Dimorphos, det ännu yngre systemet som NASA:s DART-uppdrag riktar in sig på, och bidrar till förståelsen att binära system skapas kontinuerligt. Forskarna hoppas nu kunna tillämpa sin nya åldringsmetod på andra binära system där dynamiken har karakteriserats väl, även utan nära förbiflygningar.

"Används tillsammans med kraterräkning, kan den här metoden hjälpa till att begränsa systemets ålder bättre", sa Kubas. "Om vi ​​använder två metoder och de överensstämmer med varandra kan vi vara mer säkra på att vi får en meningsfull ålder som beskriver systemets nuvarande tillstånd."

Beräkningarna tyder på att asteroiden Selam är yngre än det mänskliga förfaderfossilet på jorden som den är uppkallad efter - skelettresterna av en 3-årig flicka som hittades i Etiopien, fastställd till att vara 3,3 miljoner år gammal. Selam betyder "fred" på Etiopiens språk och har också fått smeknamnet "Lucy's baby", med hänvisning till berömda mänskliga förfaderslämningar som hittades 1974 och döptes till Lucy eller Dinkinesh. NASA-uppdraget efter Lucy är på väg att studera trojanska asteroider i Jupiters omloppsbana 2027.

Mer information: C. C. Merrill et al, Age of (152830) Dinkinesh I Selam begränsad av sekulär tidvatten-BYORP-teori, Astronomy &Astrophysics (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449716

Journalinformation: Astronomi och astrofysik

Tillhandahålls av Cornell University