Uderzenie asteroidy DART tworzy 10-kilometrowe pole rumowiska skalnego – Ars Technica

Misja NASA Double Asteroid Redirection Test (DART) zakończyła się sukcesem z punktu widzenia obrony planetarnej, skutecznie zmieniając orbitę asteroidy. Ale misja zawierała element naukowy, a my nadal sortujemy szczątki po uderzeniu, aby ustalić, co uderzenie mówi nam o asteroidzie. Jest to trudne ze względu na odległość do asteroidy i niewielką ilość światła odbijanego od szczątków.

Dzisiaj zespół, który przeanalizował zdjęcia zderzeń za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, opublikował artykuł. Odkryli dziesiątki skał, które razem stanowiłyby pierwotnie 0,1% masy Dimorphos, celu DART. I chociaż wszystkie poruszają się bardzo powoli od miejsca zderzenia, niektóre z nich powinny być w stanie uciec przed grawitacją układu podwójnego asteroid.

rockowe sposoby

Zdjęcia wykonane przez DART tuż przed jego upadkiem wskazują, że Dimorphos był kupą gruzu, zbieraniną głazów, małych głazów i pyłu, które ledwo trzymały się razem dzięki wzajemnemu przyciąganiu grawitacyjnemu. Co się dzieje, gdy stosunkowo sztywny obiekt, taki jak statek kosmiczny DART, uderza z dużą prędkością w asteroidę?

Przez chwilę odpowiedzią było „zbyt dużo kurzu”. Wczesne zdjęcia pokazują dużo materii wylewającej się z asteroid, rozpraszającej się w przestrzeni i tworzącej długi „ogon” napędzany ciśnieniem promieniowania słonecznego. Jednak z biegiem czasu usunięto wystarczająco dużo szczątków, aby Hubble był w stanie uzyskać wyraźny obraz wszelkich większych obiektów, które zostały przesłonięte przez pył — a raczej kilka wyraźnych obrazów.

Wyzwanie polega na tym, że te duże obiekty nadal będą bardzo małe i odbijają bardzo mało światła słonecznego. W rezultacie zwykle wyglądają jak małe punkty światła i są nie do odróżnienia od promieni kosmicznych uderzających w detektor lub gwiazd tła poruszających się w polu widzenia Hubble’a podczas obrazowania.

Dlatego obrazy z Hubble’a musiały być długo naświetlane, aby uchwycić wystarczającą ilość światła, a naukowcy połączyli wielokrotne ekspozycje, które wykonał Hubble w różnych punktach swojej orbity wokół Ziemi (co wymagało od nich zmiany orientacji obrazu, aby wszystkie pokazywały równoważny obszar pod tym samym kątem). Światło, które pojawiło się tylko na jednym lub kilku obrazach, zostało odrzucone, eliminując część szumu.

Po połączeniu ekspozycji naukowcy byli w stanie zidentyfikować prawie 40 obiektów, które poruszały się wraz z układem Didymus/Dimorphus, ale od niego odbiegały. Tylko te najjaśniejsze są pokazane na poszczególnych obrazach.

Mały i wolno poruszający się

Na podstawie ilości światła, które odbijają, naukowcy szacują, że skały, które widzą, znajdują się w odległości 4-7 metrów. Jest to oparte na średnim współczynniku odbicia asteroid macierzystych; Wszelkie ciemniejsze lub jaśniejsze skały oczywiście odrzucą te szacunki. Naukowcy wykorzystują również monolityczne oszacowanie gęstości oparte na nienaruszonych asteroidach, aby określić prawdopodobne masy skał. Łącznie szacuje się, że przeniosły one około 0,1 procent masy Dimorphosa przed uderzeniem.

Na podstawie ich odległości od miejsca uderzenia możliwe było oszacowanie ich prędkości. Wszystko bardzo wolno. Nawet najszybsze głazy poruszają się z prędkością mniejszą niż metr na sekundę, co przekłada się na prawie cztery godziny na pokonanie jednego kilometra od miejsca uderzenia. A mniejsza prędkość to tylko ułamek tej prędkości.

Jednak ze względu na bardzo słabą grawitację podwójnego układu asteroid, z którego pochodzą, obiekty poruszające się z dużą prędkością byłyby w stanie uciec przed siłą grawitacji. W rzeczywistości populację skał można z grubsza podzielić na pół, przy czym szybsza połowa osiąga prędkość ucieczki.

Połączenie masy i prędkości pozwoliło autorom oszacować całkowitą energię kinetyczną, jaką te skały wyniosły ze zderzenia. W porównaniu z energią dostarczaną przez DART jest bardzo mała, około 0,003 procent energii dostarczanej przez DART.

Ponieważ Dimorphos to kupa gruzu, nie ma powodu sądzić, że jest to produkt DART, który rozbija większy głaz przy uderzeniu. Zamiast tego Dimorphos są zbudowane ze skał wcześniej roztrzaskanych przez kolizje w odległej przeszłości. DART uwolnił tylko kilku z nich spod grawitacyjnego przyciągania sterty gruzu. Na podstawie zdjęć Dimorphos sprzed zderzenia naukowcy szacują, że skały łącznie zajmowałyby około 2% powierzchni asteroidy. Odpowiada to wydmuchaniu przez DART krateru o średnicy około 50 metrów.

Krater byłby prawdopodobnie mniejszy, gdyby DART przesłał wystarczającą ilość energii sejsmicznej, aby poluzować materiał z innego miejsca na asteroidzie. Ale ponieważ oczekuje się, że stosy gruzu będą bardzo porowate, jest mało prawdopodobne, aby energia sejsmiczna dotarła do nich bardzo daleko.

W każdym razie uzyskamy jaśniejszy obraz sytuacji, gdy sonda HERA Europejskiej Agencji Kosmicznej dotrze do asteroidy w celu dalszych badań. Trzeba tylko uzbroić się w cierpliwość, bo to ma nastąpić dopiero za trzy lata.

Astrophysical Journal Letters, 2023. DOI: 10.3847/2041-8213/ace1ec (o DOI).