¿Existe una cierta inercia térmica para el máximo Yarkovsky?

La inercia térmica de los asteroides está definida por Delbo et al. 2007 como$\Gamma = \sqrt{\rho \kappa c}$, dónde$\rho$es la densidad,$\kappa$es la conductividad térmica, y$c$es la capacidad calorífica específica. Una forma más intuitiva de pensar acerca de la inercia térmica es la capacidad del material de la superficie para retener y volver a irradiar el calor solar. Después del anochecer, una playa de arena vuelve rápidamente a las temperaturas atmosféricas frescas de la noche (baja inercia térmica), pero las gruesas paredes de piedra del cañón pueden continuar exudando calor hasta bien entrada la noche (alta inercia térmica).

Considere dos hemisferios de un asteroide, separados por un plano perpendicular a la velocidad orbital instantánea. Hay un hemisferio "adelante" que apunta en la dirección de avance de la órbita del asteroide, y un hemisferio "atrás" que apunta en la dirección opuesta.

El hemisferio delantero está liberando fotones con impulso. Esto proporciona un "empuje" hacia atrás en el asteroide, una fuerza igual y opuesta a la componente hacia adelante de la suma de los vectores de momento de los fotones. De manera similar, el hemisferio posterior recibe un "empuje" hacia adelante de los fotones emitidos desde su superficie. Las diferencias en estos valores dan la magnitud de la fuerza de Yarkovsky. Para los asteroides en rotación progresiva, esto los empuja a órbitas más grandes. Para órbitas retrógradas, el efecto los hace girar en espiral hacia órbitas más cercanas.

El efecto Yarkovsky es impulsado por las diferencias de temperatura en la superficie de un asteroide. Entonces, el efecto Yarkovsky ni siquiera existirá si el perfil de temperatura de los dos hemisferios es simétrico. Esto sería para un cuerpo bloqueado por mareas, o para un cuerpo con eje de giro apuntando hacia el Sol, o para el caso teórico de inercia térmica cero. En el caso de una alta inercia térmica, con un cuerpo que gira rápidamente, habría pequeñas diferencias entre las temperaturas de la superficie del hemisferio, por lo que el efecto Yarkovsky se minimizaría.

Respuesta: Supongamos un cuerpo uniforme, esférico, progresivo, sin atmósfera, con un eje de rotación perpendicular al plano orbital (oblicuidad cero), con baja excentricidad.

El máximo efecto Yarkovsky se producirá cuando:

1. el albedo es bajo (la mayor parte de la energía solar se absorbe en lugar de reflejarse)
2. la emisividad es alta (la energía solar se absorbe y se vuelve a irradiar fácilmente)
3. la inercia térmica es tal que maximiza las diferencias de temperatura entre los hemisferios "adelante" y "atrás". Esto significa retener la mayor parte de la energía solar durante las horas de la tarde (a través del hemisferio "posterior"), pero habiéndose enfriado en su mayor parte por la mañana (a través del hemisferio "adelante"). Para maximizar el efecto Yarkovsky, la inercia térmica será baja para cuerpos de rotación rápida y alta para cuerpos de rotación lenta.