Jarkovskij-effekten

Et legeme som beveger seg rundt Sola med bunden rotasjon, det vil si at den samme siden alltid vender mot Sola, blir varmere på denne siden enn den motsatte. På grunn av temperaturforskjellen sendes det ut mer stråling fra siden som vender mot Sola enn fra den motsatte siden. Dermed gir rekylen en kraft utover, vekk fra Sola.

Også en asteroide som roterer rundt sin egen akse slik at den får et døgn der dag og natt skifter, kan få en Jarkovskij-effekt som dytter asteroiden utover fra Sola. Et eksempel på dette vises i figur 1 og 2.

Når den roterende asteroiden befinner seg i solskinnet, blir den delen som vender mot Sola oppvarmet. Dette tar imidlertid litt tid, og derfor er ikke det området som peker rett mot Sola det varmeste, men det som nylig pekte rett mot Sola. I figur 1 vil den delen som er i ferd med å varmes opp få maksimal temperatur litt til høyre når vi ser i retning av solskinnet, mens skyggedelen på baksiden får lavest temperatur litt til venstre.

Retningen med maksimal utstråling fra legemet faller derfor ikke sammen med retningen til strålingen som kommer fra Sola. Rekylkraften fra legemets egen utstråling er størst rett ut fra det varmeste (røde på figur 1) området på asteroiden og minst ut fra det kaldeste. Resultatet blir en netto rekylkraft utover på skrå oppover mot venstre på figuren. Figur 2 viser retningen på denne kraften. Rekylkraften virker dels utover – vekk fra Sola – og dels med asteroidens bevegelsesretning. Resultatet er at asteroiden vil bevege seg langs en spiralbane som fører den langsomt utover.

Slik virker den døgnlige Jarkovskij-effekten når asteroidens rotasjon rundt sin egen akse går i samme retning som banebevegelsen. I figur 1 og 2 ser vi at begge bevegelsene går med klokka.

Hadde legemet derimot rotert motsatt vei i forhold til bevegelsesretningen, ville strålingsreaksjonen ført til en spiralbevegelse innover mot Sola. Rekylen fra strålingen vil i det tilfellet redusere asteroidens banehastighet. Dette gjør at asteroiden får en drift innover som kalles Jarkovskij-driften.

Det er også en såkalt årlig Jarkovskij-effekt knyttet til forskjellen på orientering av en asteroide før og etter et omløp rundt Sola (figur 3).

Mekanismen bak den årlige Jarkovskij-effekten er illustrert i figur 3 for en asteroide med rotasjonsaksen i asteroidens baneplan, slik at det ikke er noen døgnlig Jarkovskij-effekt. Det er en sesongavhengig oppvarming av den sørlige (S) og nordlige (N) delen av asteroiden. Fordi oppvarmingen av overflaten tar tid, er høyeste temperatur på den nordlige delen av asteroiden ikke i punkt A hvor den nordlige delen peker rett mot sola, men litt senere, i punkt B. Tilsvarende har den sørlige delen ikke høyest temperatur i punkt C, men i D. De vertikale gule pilene viser retningen av strålingsreaksjonen fra asteroidens egen utstråling. Vi ser at strålingsreaksjonen har en en komponent mot bevegelsesretningen. Dette fører til en liten nedbremsing som gjør at asteroiden driver litt innover mot Sola.

Eksistensen av Jarkovskij-effekten ble for første gang bekreftet i 2003 ved å analysere observasjonsdata av posisjonen til asteroiden 6489 Golevka (figur 4) gjort med radar fra 1991 og tolv år fremover.

Astronomen Steven R. Chesley og medarbeidere gjorde en presis beregning av virkningen av Jarkovskij-effekten på asteroiden 6489 Golevka.

Observasjoner viste at asteroiden hadde et avvik på 15 kilometer over en periode på tolv år fra posisjonen som ble forutsagt dersom asteroiden bare hadde vært påvirket av gravitasjonskrefter. Beregningene der Chesley og medarbeidere tok hensyn til Jarkovskij-effekten ga overensstemmelse mellom beregninger og observasjoner.

En annen bekreftelse av Jarkovskij-effekten er oppnådd i observasjoner av asteroiden 1999 RQ36 som har en diameter på omtrent 500 meter. Nøyaktige posisjons-bestemmelser frem til 2012 har vist at den i løpet av de siste tolv årene har drevet 150 kilometer vekk fra den posisjonen den ville hatt om den bare hadde vært påvirket av gravitasjonskrefter. Beregninger viser at dette kan forklares som et resultat av Jarkovskij-effekten.

• Ivan Osipovitsj Jarkovskij