Le immagini ravvicinate dello schianto dell'asteroide DART rivelano detriti complessi

Nel 2022, il Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA si è scontrato con l'asteroide Demorphos in un test riuscito della tecnologia di difesa planetaria. Questo successo è stato misurato dal significativo spostamento nell'orbita di Dimorphos attorno all'asteroide più grande Didymos. Da allora, diversi osservatori hanno analizzato i dati per cercare di mettere insieme ciò che i detriti dell'impatto ci dicono sulla struttura dell'asteroide.

Tutte queste osservazioni sono avvenute a grandi distanze dall'impatto. Ma DART trasportava un piccolo CubeSat chiamato LICIACube durante il volo e lo lasciò cadere su una traiettoria successiva poche settimane prima dell’impatto. C'è voluto del tempo per riportare tutte le immagini di LICIACube sulla Terra e analizzarle, ma i risultati sono ora disponibili e offrono suggerimenti sulla formazione e la storia di Dimorphos, insieme al motivo per cui l'impatto ha avuto un impatto così grande sulla sua orbita.

Tracciamento dei detriti

Il LICIACube aveva imager a campo stretto e ampio (chiamati LEIA e LUKE con alcuni nomi scelti con cura). Ha seguito il DART attraverso la zona di impatto per circa tre minuti e ha scattato immagini iniziando circa un minuto prima dell'impatto e continuando per più di cinque minuti dopo.

Questi hanno dimostrato che l’impatto ha creato un complesso campo di detriti. Invece di un semplice cono di materia, c'erano fili e gruppi di proiettili, tutti in movimento a velocità diverse. Un articolo, pubblicato oggi su Nature, tenta di classificarne molti. Quindi, ad esempio, identifica un singolo flusso di materiale espulso che appare nelle prime immagini dopo l'impatto e può essere monitorato fino all'interruzione dell'immagine. A questo punto, si era esteso per più di otto chilometri dal luogo dell'impatto. Ciò significa che la velocità è di circa 50 metri al secondo.

Separatamente, vi era una massa di materiale che rimase visibile per circa un minuto e mezzo e si muoveva ad una velocità di circa 75 metri al secondo; Il secondo gruppo si è mosso a circa la metà di quella velocità.

Il materiale in movimento più veloce che riuscivano a monitorare veniva espulso a una velocità di 500 metri al secondo, ovvero circa 1.800 chilometri all'ora (1.100 mph). Ciò aiuta a determinare il valore di LICIACube, poiché le migliori osservazioni che abbiamo a distanza sono state effettuate da Hubble, che ha rilevato solo oggetti che si muovono a metà di quella velocità.

Curiosamente il materiale espulso appare inizialmente rosso ma vira gradualmente nel tempo al blu. I ricercatori suggeriscono che ciò potrebbe significare che la superficie dell'asteroide si è arrossata a causa dell'esposizione alle radiazioni e che il primo materiale emerso dalla collisione proveniva dalla superficie. Successivamente, man mano che dall'interno arrivava altro materiale, il rossore diminuiva.

Alla fine dell’anno scorso, un documento separato si concentrava sulle dimensioni del cono di detriti. Utilizzando questi elementi, abbiamo lavorato a ritroso per valutare dove questo cono ha raggiunto la superficie del dimorfo. Sulla base di ciò, i ricercatori partecipanti hanno stimato che il materiale provenisse da un cratere di circa 65 metri di diametro.

Interni deboli

Tenere traccia di tutti i detriti complessi è importante in parte perché ha avuto un ruolo nell'efficacia di DART. Sappiamo esattamente quanta quantità di slancio ha trasportato la navicella spaziale DART durante la collisione e possiamo confrontarla con le stime della quantità necessaria per modificare l'orbita di Dimorphos. Sulla base delle stime dell'entità del cambiamento orbitale, nonché della massa iniziale dei dimorfi, è molto chiaro che lo slancio di DART non può spiegare tutto il cambiamento. Pertanto, una quantità significativa di scambio di quantità di moto si è verificata quando i detriti della collisione hanno portato via la quantità di moto da Dimorphos.

Un ulteriore articolo prende i dati LICIACube sulla materia espulsa e li usa per cercare di stimare le proprietà interne dei dimorphos. Un modello fisico dell’impatto è stato utilizzato per testare una varietà di composizioni interne dell’asteroide che variano in base alla sua densità, alla quantità di roccia solida rispetto a materiale sciolto e ad altre proprietà. I migliori risultati sono arrivati ​​da un corpo poroso a densità relativamente bassa che non aveva molte rocce di grandi dimensioni vicino alla sua superficie.

Data questa struttura, i ricercatori hanno concluso che DART probabilmente ha causato un’interruzione globale della sua struttura bersaglio.

La struttura debole e frammentata di Dimorphos somiglia molto a quella che abbiamo visto durante le nostre visite ai cosiddetti “asteroidi cumuli di macerie” come Bennu e Ryugu. La cosa sorprendente è che ha una struttura molto più debole rispetto al suo vicino più grande, Didymos. Tuttavia, ciò è coerente con i modelli che spiegano come si formano i dimorfi. Questa teoria presuppone che Didymos abbia liberato materiale, parte del quale è rimasto legato alla gravità ed è finito in orbita.

Un modo in cui ciò potrebbe accadere è tramite l’impatto, ma si prevede che sarà abbastanza potente da liberare un’ampia gamma di materiale da Didymos. Ma l’alternativa è che il riscaldamento solare potrebbe aumentare la rotazione di Didymos fino a quando non avrà abbastanza gravità per trattenere tutta la sua materia. In questo caso, il materiale più leggero verrebbe probabilmente liberato prima dalla superficie, forse a causa del volume relativamente piccolo di materiale nel dimorfo.

La buona notizia è che entro pochi anni dovremmo avere una visione migliore del sistema post-incidente. Alla fine del 2024, l’Agenzia spaziale europea prevede di lanciare una sonda chiamata Hera che entrerà in orbita attorno al sistema Didymos/Demorphos e fornirà dati dettagliati sugli effetti della collisione.

Journal of Planetary Science, 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (Informazioni sugli ID digitali).

Natura, 2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06998-2

Astronomia naturale, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02200-3