新颖的计算方法确定了“婴儿”小行星的年龄

去年11月，美国宇航局（NASA）的一艘航天器发现它绕着另一颗小行星运行，这颗小行星被称为“露西的宝贝”，实际上是一个太阳系的蹒跚学步的孩子——只有200万至300万年的历史，康奈尔大学领导的研究小组使用新的统计计算进行估计。

该团队得出了Selam的年龄，Selam是一个“月亮”，围绕着火星和木星之间主要小行星带中的小行星Dinkinesh，仅基于动力学或这对小行星在太空中的移动方式。他们的计算结果与美国宇航局的露西任务基于对表面陨石坑的分析相吻合，这是更传统的小行星测年方法。

这种新方法补充了这种方法，并具有一些优点：它不需要昂贵的航天器来捕捉特写图像;在小行星表面最近发生变化的情况下可能更准确;研究人员说，可以应用于其他数十个已知双星系统中的次级天体，这些双星系统占近地小行星的15%。

“找到小行星的年龄对于理解它们很重要，与太阳系的年龄相比，这颗小行星非常年轻，这意味着它是最近形成的，”航空航天工程领域的博士生Colby Merrill说。“获得这具尸体的年龄可以帮助我们了解整个人口。

Merrill 是 4 月 9 日发表在《天文学与天体物理学》上的“Age of （152830） Dinkinesh-Selam Constrained by Secular Tidal-BYORP Theory”的第一作者，合著者是天文学和空间科学领域的博士生 Alexia Kubas;亚历克斯·迈耶（Alex Meyer），科罗拉多大学博尔德分校的博士生;以及瑞士伯尔尼大学的博士后研究员Sabina Raducan。

2022 年，美国宇航局双小行星重定向测试 （DART） 任务的动力专家 Merrill 将一艘航天器撞向了月球 Dimorphos，当 Lucy 飞船于 2023 年 11 月 1 日飞过 Dinkinesh 时，他正在密切关注，并意外地发现了 Selam。梅里尔说，后者被证明是“一个非常独特和复杂的天体”——一个所谓的“接触双星”，由两个基本上是粘在一起的瓦砾堆组成的裂片，也是第一个围绕另一颗小行星运行的此类天体。

Merrill 和 Kubas 立即开始对该系统进行建模，作为他们由艺术与科学学院 （A&S） 天文学教授 Philip Nicholson 教授的“行星物理学”课程的最终项目。

研究人员说，双小行星是动态复杂而迷人的物体，它们正在进行某种拉锯战。重力作用在物体上会导致它们在物理上膨胀并导致潮汐，从而慢慢减少系统的能量。 同时，太阳的辐射也改变了双星系统的能量，这种效应被称为二元Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack（BYORP）效应。最终，该系统将达到潮汐和BYORP同样强大的平衡点——这是拉锯战中的僵局。

假设这些力处于平衡状态，并插入露西任务公开分享的小行星数据，研究人员计算了塞拉姆在由快速旋转的丁基内什喷出的表面物质形成后需要多长时间才能达到目前的状态。在此过程中，该团队表示，它改进了先前存在的方程，这些方程假设两个天体的密度相同，并忽略了次级天体的质量。使用不同的参数进行大约100万次计算，结果得出塞拉姆的中位年龄为300万年，其中200万年是最有可能的结果。

确定Selam的年龄可以与Didymos和Dimorphos进行比较，Didymos和Dimorphos是NASA的DART任务所针对的更年轻的系统，并增加了对双星系统正在不断创建的理解。研究人员现在希望将他们的新老化方法应用于其他双星系统，即使没有近距离飞越，这些双星系统也很好地表征了动力学。

“与陨石坑计数一起使用，这种方法可以帮助更好地限制系统的年龄，”库巴斯说。“如果我们使用两种方法并且它们彼此一致，我们可以更有信心地认为我们正在获得一个有意义的时代，可以描述系统的当前状态。

计算表明，小行星塞拉姆比地球上的人类祖先化石更年轻，它的名字来源于在埃塞俄比亚发现的一名3岁女孩的骨骼遗骸，确定为330万年。塞拉姆在埃塞俄比亚语中意为“和平”，也被昵称为“露西的孩子”，指的是 1974 年发现的著名人类祖先遗骸，被称为露西或丁基内什。以露西命名的美国宇航局任务正在研究2027年木星轨道上的特洛伊小行星。

Merrill 是康奈尔大学西布利机械与航空航天工程学院副教授 Dmitry Savransky 领导的空间成像和光学系统 （SIOS） 实验室的一部分。库巴斯通过地球物理和数值建模技术研究地球和矮行星谷神星的冰周过程，由A&S和康奈尔工程学院天文学和地球与大气科学副教授布兰妮施密特（Britney Schmidt）提供建议。