Εσωτερική βαρύτητα και δεσμευτική ενέργεια κομητών και αστεροειδών
Το βαρυτικό πεδίο έξω από έναν πλανήτη, ένα φεγγάρι, έναν αστεροειδή ή έναν κομήτη είναι ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό της μάζας, της πυκνότητας και ορισμένων λεπτομερειών της εσωτερικής δομής αυτού του σώματος, καθώς και των πιθανών τροχιών γύρω από αυτό το αντικείμενο. Όμως το βαρυτικό πεδίο μέσα σε ένα τέτοιο σώμα ελέγχει τις εσωτερικές του τάσεις και καταπονήσεις, καθώς και την αυτοβαρυτική δεσμευτική του ενέργεια.
Το τελευταίο είναι σημαντικό για τον προσδιορισμό της ενέργειας μιας σύγκρουσης που μπορεί να διασκορπίσει αυτό το αντικείμενο σε μικροσκοπικά θραύσματα, μια ζωτική ποσότητα για την κατανόηση της προέλευσης και της εξέλιξης μικρών σωμάτων, όπως οι κομήτες και οι αστεροειδείς.
Οι περισσότεροι αστεροειδείς έχουν σχήμα πατάτας, αλλά οι περισσότεροι κομήτες φαίνεται να είναι περισσότερο σαν φιστίκια, με δύο λοβούς. Έτσι, ενώ οι κομήτες περιγράφονται συχνά ως «βρώμικες χιονόμπαλες», μπορεί να χαρακτηριστούν καλύτερα ως «βρώμικες χιονάνθρωποι». Επειδή τα μικρά σώματα έχουν συνήθως ακανόνιστο σχήμα, συχνά μοντελοποιούνται ως πολύεδρα με χιλιάδες όψεις, ενώ τα αντίστοιχα βαρυτικά πεδία δίνονται με πολύπλοκους αναλυτικούς τύπους. Αυτοί οι τύποι ισχύουν εξίσου καλά μέσα στο πολύεδρο όσο και έξω από αυτό, αν και αυτό το γεγονός δεν είναι γενικά γνωστό.
Μια πρόσφατη μελέτη (1) χρησιμοποιεί αυτούς τους τύπους αριθμητικά για να βρει τα βαρυτικά πεδία μέσα σε μια ποικιλία ομοιογενών αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένων των πέντε κλασικών πλατωνικών στερεών (κανονικό τετράεδρο, κύβος, οκτάεδρο, δωδεκάεδρο και εικοσάεδρο), καθώς και πολύ πιο περίπλοκα μοντέλα ο αστεροειδής σε σχήμα ζαμπόν (216) Κλεοπάτρα και ο δίλοβος κομήτης 67P/Churyumov-Gerasimenko (βλ. Εικ. 1). Αυτές οι εσωτερικές βαρύτες χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για τον προσδιορισμό της αυτοδεσμευτικής ενέργειας κάθε σώματος.
Για παράδειγμα, η αυτοβαρυτική ενέργεια του κομήτη 67P/C-G ανέρχεται σε 2,21 × 1012 Joules, σε σύγκριση με 2,43 × 1012 Joules για μια ομοιογενή σφαίρα της ίδιας μάζας και πυκνότητας. Ωστόσο, το 67P έχει ήδη μια περιστροφική κινητική ενέργεια 0,19 × 1012 Joules, επομένως η καθαρή ενέργεια δέσμευσής του φτάνει μόνο σε περίπου 2,02 ×1012 Joules. Έτσι, τόσο το ακανόνιστο σχήμα όσο και η περιστροφή ενός αντικειμένου μειώνουν την καθαρή δεσμευτική του ενέργεια.
Το έγγραφο (1) συσχετίζει επίσης αυτή τη δεσμευτική ενέργεια με την ενέργεια σύγκρουσης που απαιτείται για να διαταραχθούν οι κομήτες, οι αστεροειδείς και τα φεγγάρια. Η τεχνική γενικεύεται εύκολα σε μη ομοιογενή σώματα. για παράδειγμα, αν οι δύο λοβοί του κομήτη 67P/C-G είχαν διαφορετικές πυκνότητες. Η εσωτερική βαρύτητα σχετίζεται επίσης με την καθίζηση και το κοσκίνισμα της σκόνης και των λεπτών λεπτών μέσω ρωγμών και πόρων και με τη διήθηση νερού ή άλλων εσωτερικών τήξεων.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Εσωτερική βαρύτητα, αυτοενέργεια και διαταραχή κομητών και αστεροειδών, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Icarus. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Anthony R. Dobrovolskis από το Ινστιτούτο SETI, το Ερευνητικό Κέντρο Ames της NASA και τον D.G. Korycansky από το University of California, Santa Cruz.
