Белые карлики способны разрывать приближающиеся к ним астероиды, однако приливные силы не превращают такие тела в пыль. Новое исследование показало, что обломки обычно сохраняют размер от примерно 100 метров до 1 километра, поэтому для формирования наблюдаемых пылевых дисков нужны дополнительные столкновения.
У астероидов есть внутренняя прочность
Белые карлики — плотные остатки звёзд, подобных Солнцу. При размерах примерно с Землю они могут иметь массу, сопоставимую с солнечной, и создавать достаточно сильное гравитационное поле, чтобы разрушать пролетающие поблизости тела.
Ранее астрономы находили на поверхности белых карликов металлы, которые, предположительно, попали туда вместе с каменистыми обломками. Позднее у некоторых таких объектов обнаружили диски обломков, а затем и свидетельства существования небольших планет, спутников или астероидов. Один из примеров — белый карлик WD 1145+017, вокруг которого, по данным наблюдений, движется несколько небольших каменистых тел, постепенно теряющих вещество.
При моделировании образования дисков часто предполагалось, что астероиды представляют собой полностью бесструктурные «груды щебня». Но у таких тел есть слабая внутренняя связность. Её создают, в частности, силы Ван-дер-Ваальса — короткодействующее взаимодействие между атомами и молекулами. Все три исследованных космических объекта такого типа — Итокава, Рюгу и Бенну — относятся к «грудам щебня».
«Километровый барьер»
Джордан К. Стеклофф из Института планетарных наук и его коллеги учли эту прочность в моделях приливного разрушения. По их оценке, характерная внутренняя прочность «груды щебня» составляет примерно 10–1000 паскалей — около одной миллионной прочности цельной горной породы.
При таких значениях максимальный размер образующихся фрагментов составляет примерно 0,1–1 километр. Исследователи называют это «километровым барьером»: большая часть массы приливных обломков сосредоточена именно в фрагментах такого масштаба. В зависимости от прочности тела характерный размер может быть около 100 или 1000 метров.
При этом разрушение почти не меняет орбиты обломков. Изменения их скоростей составляют примерно от одной миллионной до одной стомиллионной, поэтому фрагменты продолжают двигаться практически по тем же орбитам, что и исходное тело.
Откуда берётся пыль
Эти результаты означают, что одного приливного дробления недостаточно для объяснения пылевых дисков вокруг белых карликов. Вероятно, обломки должны дополнительно измельчаться в столкновениях.
Мелкая пыль затем может постепенно сближаться с белым карликом под действием эффекта Пойнтинга—Робертсона: излучение звезды тормозит частицы, и они медленно спирально движутся внутрь. Но этот механизм работает только для достаточно мелких зёрен, а приливное разрушение, согласно исследованию, само по себе их не создаёт.
Похожую картину наблюдали в Солнечной системе. В 1992 году приливные силы Юпитера разорвали комету Шумейкера—Леви 9, но превратили её не в пыль, а в фрагменты диаметром примерно 100–1000 метров. Два года спустя эти части кометы упали в атмосферу планеты.
