101955 Μπεννού

Ο Μπεννού είναι ένας σκουρόχρωμος Απολλώνειος αστεροειδής με απόλυτο μέγεθος (όπως ορίζεται για το Ηλιακό Σύστημα) 20,9. Ανακαλύφθηκε από το πρόγραμμα LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research, Έρευνα Γεωπλήσιων Αστεροειδών του εργαστηρίου Lincoln) το 1999. Ταξινομείται ως Δυνητικά Επικίνδυνος Αστεροειδής (PHA) επειδή η ελάχιστη απόσταση τομής τροχιάς (MOID) με τη Γη είναι μικρότερη από 0,05 AU (συγκεκριμένα είναι 0,00322 AU) και η μέση διάμετρός του είναι μεγαλύτερη από 150 μέτρα (είναι περίπου 520). Μάλιστα το σύστημα Sentry τού JPL τού δίνει τον δεύτερο μεγαλύτερο βαθμό στην Τεχνική Κλίμακα Κινδύνου από Πρόσκρουση του Παλέρμο. Υπολογίζεται ότι έχει 1 πιθανότητα στις 2.700 να συγκρουσθεί με τη Γη μεταξύ των ετών 2175 και 2199.

Ο Μπεννού είναι ο προορισμός της διαστημικής αποστολής OSIRIS-REx, που στοχεύει στην επιστροφή δειγμάτων της ύλης του στη Γη το 2023 για επισταμένη μελέτη. Το διαστημόπλοιο έφθασε στον αστεροειδή στις 3 Δεκεμβρίου 2018, μετά από ταξίδι δύο ετών. Προτού επιχειρήσει να αποσπάσει δείγμα του Μπεννού, θα χαρτογραφήσει την επιφάνειά του λεπτομερώς και θα διατηρηθεί για καιρό σε τροχιά γύρω του, ώστε να υπολογισθεί η μάζα του αστεροειδή από τη βαρυτική έλξη του.

Ονομασία
Το όνομα «Μπεννού» επιλέχθηκε από περισσότερες από 8 χιλιάδες προτάσεις μαθητών από δεκάδες χώρες, οι οποίοι συμμετέσχαν στον διαγωνισμό «Name That Asteroid!», που διοργανώθηκε από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνας, την Πλανητική Εταιρεία και το Πρόγραμμα LINEAR. Ο μαθητής Michael Puzio από τη Βόρεια Καρολίνα πρότεινε το όνομα του μυθικού θεϊκού πτηνού Μπεννού των αρχαίων Αιγυπτίων. Για τον μαθητή το διαστημόπλοιο OSIRIS-REx με τον εκτεταμένο βραχίονά του θύμιζε την αιγυπτιακή θεότητα, που συνήθως παριστανόταν ως ερωδιός.

Φυσική περιγραφή

Ο Μπεννού έχει χονδρικά ένα σφαιροειδές σχήμα, που μοιάζει με σβούρα. Ο όγκος του είναι ίσος με τον όγκο μιας σφαίρας με διάμετρο 525 ± 75 μέτρα. Περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του με ανάδρομη φορά και χρειάζεται 4 ώρες και 17 λεπτά για να εκτελέσει μία πλήρη τέτοια περιστροφή. Η επιφάνειά του είναι αρκετά ομαλή, με έναν μόνο μεγάλο ογκόλιθο (διαστάσεων 10 έως 20 μέτρων) επάνω της, στο νότιο ημισφαίριό του. Υπάρχει επίσης μία λοφοσειρά με ευδιάκριτο περίγραμμα κατά μήκος του ισημερινού του. Πιθανότατα οι στερεοί κόκκοι υλικού στην επιφάνεια συγκεντρώθηκαν με την πάροδο των αιώνων στην περιοχή εξαιτίας της περιστροφής του αστεροειδή και της πολύ μικρής του βαρύτητας.

Παρατηρήσεις του Μπεννού με το Διαστημικό τηλεσκόπιο Σπίτζερ το 2007 είχαν δώσει μια ισοδύναμη λίγο μικρότερη διάμετρο για τον αστεροειδή, 484 ± 10 μέτρα. Το γεωμετρικό άλβεδο του αστεροειδή υπολογίζεται σε 0,046 ή 0,059 περίπου. Τα δεδομένα στηρίζουν την άποψη ότι το μέγεθος των κόκκων του επιφανειακού υλικού είναι ενδιάμεσο, από μερικά χιλιοστόμετρα έως 1 εκατοστόμετρο, και ομοιόμορφα κατανεμημένο. Δεν έχει ανιχνευθεί εκπομπή από αιωρούμενη σκόνη γύρω από τον Μπεννού, οπότε με το συγκεκριμένο κατώφλι ανιχνεύσεως δεν υπάρχει περισσότερο από 1 τόνος σκόνης συνολικά σε αποστάσεις μικρότερες των 4750 χιλιομέτρων από τον αστεροειδή.

Αστρομετρικές παρατηρήσεις μεταξύ του 1999 και του 2013 έχουν αποδείξει πέραν κάθε αμφιβολίας ότι η τροχιά του Μπεννού επηρεάζεται από το φαινόμενο Γιαρκόβσκυ, με αποτέλεσμα ο μεγάλος ημιάξονας αυτής να αυξάνεται κατά 284 ± 1,5 μέτρα ανά γήινο έτος. Η κοινή ανάλυση των βαρυτικών και των θερμικών επιδράσεων έδωσε μία μέση πυκνότητα για τον αστεροειδή ίση με 1,26 ± 0,07 γραμμάριο ανά κυβικό μέτρο. Η εσωτερική δομή που φαίνεται πιθανότερη εξ αυτού είναι ενός σωρού ασύνδετων κόκκων υλικού, ενός «σωρού από μπάζα». Η μάζα που αντιστοιχεί σε μια τέτοια πυκνότητα είναι 78 ± 9 εκατομμύρια τόνοι.

Φωτομετρία και φασματοσκοπία
Φωτομετρικές παρατηρήσεις του Μπεννού το 2005 έδωσαν συνοδική περίοδο περιστροφής ίση με 4,2905 ώρες. Ο φασματικός τύπος του αστεροειδή εκτιμάται ότι είναι B ή F (αμφότεροι υπότυποι των ανθρακούχων αστεροειδών). Η υπόνοια ότι ανήκει στον σπάνιο τύπο F, που συνήθως συνδέεται με κομητικό χαρακτήρα, προκύπτει από πολωσιμετρικές παρατηρήσεις. Μετρήσεις σε διαφορετικές γωνίες φάσεως έδωσαν κλίση της συναρτήσεως φάσεως 0,040 του μεγέθους ανά μοίρα, τιμή παρόμοια με εκείνη άλλων σκουρόχρωμων γεωπλήσιων αστεροειδών.

Προκαταρκτικές φασματικές επισκοπήσεις της επιφάνειας του αστεροειδή από το διαστημόπλοιο της αποστολής OSIRIS-REx ανίχνευσαν την παρουσία της ρίζας υδροξύλιο, που πιθανώς είναι ενωμένη με το αργιλώδες υλικό του Μπεννού. Αν και οι ερευνητές τείνουν να πιστεύουν ότι ο αστεροειδής είναι «υπερβολικά μικρός» για να έχει νερό, αυτό το υδροξύλιο ίσως να προέρχεται από νερό που υπήρχε σε ένα πιθανό μητρικό ουράνιο σώμα, που διασπάστηκε και ένα μικρό κομμάτι του είναι ο Μπεννού.

Προέλευση και εξέλιξη
Το ανθρακούχο υλικό που αποτελεί τον αστεροειδή 101955 Μπεννού προέρχεται, όπως και ο άνθρακας στη Γη, από τον θάνατο αστέρων: ερυθρών γιγάντων και υπερκαινοφανών. Σύμφωνα με την επικρατούσα θεωρία, αυτό το υλικό συγκεντρώθηκε πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια έτη, κατά τη δημιουργία του Ηλιακού Συστήματος.

Τα θεμέλια για την ορυκτολογία και τον χημικό χαρακτήρα του Μπεννού πρέπει να τέθηκαν στα πρώτα 10 εκατομμύρια έτη της ιστορίας του Ηλιακού Συστήματος, όταν το ανθρακούχο υλικό υπέστη κάποια θέρμανση και χημικό μετασχηματισμό προς περισσότερο πολυσύνθετα ορυκτά. Ο Μπεννού βρισκόταν πιθανότατα αρχικώς στην εσωτερική περιοχή της Κύριας Ζώνης Αστεροειδών ως θραύσμα από ένα πολύ μεγαλύτερο (υπερεκατονταπλάσιο σε διάμετρο) ουράνιο σώμα. Προσομοιώσεις υποδεικνύουν μια πιθανότητα 70% ότι προήλθε από την Οικογένεια της Νύσας (πιο συγκεκριμένα από την ομάδα της Πολάνας) και πιθανότητα 30% ότι προήλθε από την Οικογένεια της Ευλαλίας.

Στη συνέχεια η τροχιά του Μπεννού μεταβλήθηκε ως αποτέλεσμα αρχικώς του  φαινομένου Γιαρκόβσκυ και μετά των συντονισμών μέσης κινήσεως με τις τροχιές των γιγάντιων πλανητών (του Δία και του Κρόνου). Διάφορες βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με τους πλανήτες σε συνδυασμό με το Φαινόμενο Γιαρκόβσκυ μετέβαλαν πιθανώς και την περιστροφή του αστεροειδή.

Οι Cellino κ.ά. πρότειναν το 2018 μία πιθανή κομητική προέλευση του Μπεννού, με βάση τις φασματικές του ομοιότητες με γνωστούς κομήτες. Το ποσοστό των γεωπλήσιων αστεροειδών που αποτελούν παλαιούς πυρήνες κομητών εκτιμάται από 3 έως 12%. Περισσότερα θα γίνουν γνωστά συντόμως από τη μελέτη των δεδομένων της αποστολής OSIRIS-REx.

Πιθανή σύγκρουση με τη Γη
Κατά μέσο όρο, ένας αστεροειδής με τις διαστάσεις του αναμένεται να κτυπά τη Γη μία φορά κάθε περίπου 130 χιλιάδες χρόνια. Μία δυναμική μελέτη του 2010 από τον Αντρέα Μιλάνι και συνεργάτες του προέβλεψαν μία σειρά οκτώ επικίνδυνες προσεγγίσεις του αστεροειδή από το έτος 2169 μέχρι το 2199. Η αθροιστική πιθανότητα για πρόσκρουση εξαρτάται από φυσικά χαρακτηριστικά του Μπεννού που ήταν μόνο χονδρικά γνωστά εκείνη την εποχή, αλλά βρέθηκε ότι δεν ξεπερνούσε το 0,071% και για τις οκτώ προσεγγίσεις. Οι επιστήμονες αναγνώρισαν ότι ακριβέστερος υπολογισμός της πιθανότητας για πρόσκρουση θα απαιτούσε λεπτομερές μοντέλο του σχήματος του αστεροειδούς και πρόσθετες παρατηρήσεις, προκειμένου να εκτιμηθεί το πόσο και πώς μεταβάλλεται η τροχιά του από το φαινόμενο Γιαρκόβσκυ.

Η δημοσίευση δεδομένων για το σχήμα του σώματος (και αστρομετρίας) βασισμένων σε παρατηρήσεις με τη μέθοδο ραντάρ που έγιναν το 1999, το 2005 και το 2011 κατέστησαν δυνατή μία βελτιωμένη εκτίμηση της επιταχύνσεως Γιαρκόβσκυ και αναθεωρημένο υπολογισμό της πιθανότητας για σύγκρουση: Το 2014 η καλύτερη εκτίμηση της πιθανότητας αυτής ήταν 0,037% για το χρονικό διάστημα 2175 έως 2196. Αυτό αντιστοιχεί σε αθροιστικό βαθμό στην Τεχνική Κλίμακα Κινδύνου από Πρόσκρουση του Παλέρμο ίσο με −1,71. Η κινητική ενέργεια που θα απελευθερωνόταν από μια τέτοια σύγκρουση θα ισοδυναμούσε με έκρηξη περίπου 1200 μεγατόνων ΤΝΤ.

Το 2060 και τον 22ο αιώνα
Ο Μπεννού θα περάσει σε απόσταση 0,005 AU ή 750.000 χιλιομέτρων από τη Γη στις 23 Σεπτεμβρίου του έτους 2060. Αυτή το κοντινό πέρασμα θα μεταβάλει την τροχιά του αστεροειδή αρκετά ώστε να αλλάξει τα δεδομένα για την προσέγγισή του το 2135. Στις 25 Σεπτεμβρίου 2135 η ονομαστική απόσταση από τη Γη θα είναι μόλις 0,002 AU (300.000 χλμ. ή λιγότερο από την απόσταση Γης-Σελήνης, αλλά ο Μπεννού θα μπορούσε να περάσει μέχρι και 0,0007 AU ή 100 χιλιάδες χλμ. από τη Γη, χωρίς να υπάρχει περίπτωση να πέσει πάνω της το έτος αυτό. Η αβεβαιότητα αυτή στην προσέγγιση του 2135 προκαλεί μια «βεντάλια» παραλλαγών εξαιτίας της νέας, άγνωστης μεταβολής στην τροχιά του Μπεννού. Μερικές από αυτές οδηγούν σε μελλοντική πρόσκρουσή του με τη Γη

Στις 25 Σεπτεμβρίου 2175 υπάρχει μέση πιθανότητα 1 στις 24.000 για πρόσκρουση με τη Γη, παρότι η ονομαστική ελάχιστη απόσταση εκείνο το έτος θα είναι 0,1 AU. Πιο απειλητική είναι η κατάσταση στις 24 Σεπτεμβρίου 2196, οπότε υπάρχει πιθανότητα 1 στις 11.000 για σύγκρουση με τη Γη.

Μακροπρόθεσμα
Οι Lauretta κ.ά. το 2015 συμπέραναν από υπολογιστική προσομοίωση ότι είναι πολύ πιθανότερο ότι ο 101955 Μπενού θα καταστραφεί πέφτοντας πάνω σε κάποιο άλλο ουράνιο σώμα στο μακρινό μέλλον:

Η τροχιά του Μπεννού είναι ενδογενώς δυναμικώς ασταθής, όπως αυτές όλων των γεωπλήσιων αστεροειδών. Προκειμένου να εξαχθούν πιθανοτικές προβλέψεις για τη μελλοντική εξέλιξη της τροχιάς και την τελική μοίρα του Μπεννού πέρα από λίγες εκατοντάδες ετών, ακολουθήσαμε την τροχιακή εξέλιξη χιλίων εικονικών «Μπεννού» επί 300 εκατομμύρια έτη, λαβαίνοντας υπόψη τις βαρυτικές παρέλξεις από όλους τους πλανήτες (από τον Ερμή έως τον Ποσειδώνα). Τα αποτελέσματά μας ... υποδεικνύουν ότι ο Μπεννού έχει 48% πιθανότητα να πέσει πάνω στον Ήλιο. Υπάρχει 10% πιθανότητα ότι ο Μπεννού θα εκτοξευθεί έξω από το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα, μάλλον μετά από μία κοντινή διέλευση από τον Δία. Η υψηλότερη πιθανότητα για σύγκρουση με πλανήτη είναι με την Αφροδίτη (26%), ακολουθούμενη από την πιθανότητα για τη Γη (10%) και για τον Ερμή (3%). Η πιθανότητα ο Μπεννού να χτυπήσει τον Άρη είναι μόλις 0,8% και τον Δία μόλις 0,2%.

Υπάρχουν άλλοι 4 αστεροειδείς που θα πλησιάσουν τη Γη σε απόσταση μικρότερη από την ελάχιστη απόσταση Γης-Σελήνης (η Σελήνη είναι το κοντινότερο στη Γη ουράνιο σώμα) κατά το χρονικό διάστημα από το 2025 μέχρι το 2150: ο (153814) 2001 WN5 το 2028, ο 99942 Άποφις το 2029 (το πλησιέστερο πέρασμα), ο 2005 WY55 το 2065 και ο (153201) 2000 WO107 το 2140.

Η αποστολή OSIRIS-REx

Η αποστολή OSIRIS-REx της NASA με μοναδικό στόχο τον αστεροειδή 101955 Μπεννού, έφθασε στον αστεροειδή στις 3 Δεκεμβρίου 2018, μετά από ταξίδι δύο ετών. Αναμένεται να μεταφέρει στη Γη δείγματα του υλικού του το έτος 2023.

Επιλογή
Η επιτροπή επιλογής στόχου της αποστολής OSIRIS-REx επέλεξε τον Μπεννού μεταξύ του μισού εκατομμυρίου των γνωστών αστεροειδών. Το κυριότερο κριτήριο επιλογής ήταν η κοντινή απόσταση στη Γη και η «ομαλή» τροχιά (δηλαδή μικρή εκκεντρότητα, μικρή κλίση ως προς την εκλειπτική και μεγάλος ημιάξονας μεταξύ 0,8 και 1,6 AU. Επιπλέον, ο υποψήφιος αστεροειδής για μια αποστολή επιστροφής δείγματος έπρεπε να έχει χαλαρά συνδεδεμένο υλικό σε μορφή κόκκων (ρηγόλιθος) στην επιφάνειά του, κάτι που υπονοεί διάμετρο αστεροειδούς μεγαλύτερη των 200 μέτρων περίπου. Τέλος, η επιθυμία για την εξερεύνηση ενός σώματος με άνθρακα από το πρώιμο Ηλιακό Σύστημα, που πιθανώς να είχε και οργανικές χημικές ενώσεις πάνω του, μείωσε τον κατάλογο των υποψήφιων στόχων περισσότερο. Παρέμειναν 5 υποψήφιοι για την αποστολή OSIRIS-REx και τελικώς επιλέχθηκε ο Μπεννού, εν μέρει εξαιτίας του δυνητικώς επικίνδυνου χαρακτήρα της τροχιάς του.

Παραπομπές

Μπεννου