小行星也會打雪仗？表面痕跡顯示雙星系統會互丟物質到對方家

雙小行星系統在太陽系很常見，地球附近的小行星就約 15% 擁有小型衛星。根據雙小行星改道測試（DART）任務的影像資料，天文學家發現這些雙小行星遠比想像還活躍，甚至能緩慢交換岩石與塵埃，並在數百萬年內重塑形狀。

團隊分析DART探測器2022年撞擊雙生星（Didymos）系統的衛星雙衛一（Dimorphos）前影像資料，在衛星表面發現明亮的扇形條紋，這種放射狀且不連續的反照率特徵是物質從他處移轉到小行星的首個視覺證據，對理解可能威脅地球的小行星有重要意義。

最初影像，雙衛一表面被大量碎石覆蓋，產生的複雜光影掩蓋了細微的細節。團隊應用多種光學模型校正，最終得到有明顯表面特徵的影像。顯示雙衛一表面有扇形散開的不連續條紋結構，比周圍的背景亮度高約25%，條紋收斂於雙衛一面向雙生星的相反側邊緣區域。分析認為這些反照率特徵並非來自地震震動或者靜電，而是物質從主星雙生星遷移至雙衛一的低速撞擊結果。

▲ 雙衛一影像校正前（A）與校正後（B），可見清楚的扇形條紋。

研究還分析過去假說，間接證據表明陽光會改變小型小行星的自轉速度（YORP效應）並導致質量流失，團隊改進雙小行星模型首次以圖像方式證實這現象，並確定母小行星雙生星脫落物質的落點。分析結果認為，物質在雙生星赤道發射僅需約秒速30.7公分，僅比赤道旋轉速度快一點（比人類走路慢），物質到達雙衛一表面的撞擊速度約秒速6公分，約衛星逃逸速度的0.6倍，這種低速撞擊足以沉積物質但不足以形成明顯的撞擊痕跡。

為了驗證低速撞擊是否能產生觀測到的細絲狀條紋，團隊還模擬真實物理實驗與數值。玻璃彈珠垂直丟進不同大小礫石（模擬巨岩）的沙床，結果顯示噴發沙粒在流經大型礫石時會被阻擋或在後方形成陰影區，呈明顯的放射狀放射條紋。

歐洲太空總署（ESA）Hera任務將於12月抵達雙生星系統，可取得更清晰的證據，並確認DART撞擊後這些條紋特徵是否還在。研究不僅證實YORP效應在低重力環境主導物質重新分配，也對未來其他觀測二元系統的任務提供方向。

（本文由台北天文館授權轉載；圖片來源：NASA / JHU-APL / UMD）