Η πρόσκρουση αστεροειδών DART προκαλεί πεδίο συντριμμιών βράχου μήκους 10.000 χιλιομέτρων – Ars Technica

Η αποστολή της NASA Double Asteroid Redirection Test (DART) ήταν επιτυχής από την άποψη της πλανητικής άμυνας, αλλάζοντας με επιτυχία την τροχιά του αστεροειδούς. Αλλά η αποστολή είχε ένα επιστημονικό στοιχείο σε αυτήν, και εξακολουθούμε να ταξινομούμε τα συντρίμμια πρόσκρουσης για να προσδιορίσουμε τι μας λέει η πρόσκρουση για τον αστεροειδή. Αυτό είναι δύσκολο λόγω της απόστασης από τον αστεροειδή και των χαμηλών ποσοτήτων φωτός που ανακλάται από τα συντρίμμια.

Σήμερα, κυκλοφόρησε ένα έγγραφο από μια ομάδα που ανέλυσε εικόνες από τις κρούσεις με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Ανακάλυψαν δεκάδες βράχους που μαζί θα αποτελούσαν αρχικά το 0,1% της μάζας του Dimorphos, του στόχου DART. Και ενώ όλα κινούνται πολύ αργά από το σημείο της σύγκρουσης, μερικά από αυτά θα πρέπει να μπορούν να ξεφύγουν από τη βαρύτητα του συστήματος διπλού αστεροειδούς.

ροκ τρόπους

Οι εικόνες που τραβήχτηκαν από το DART λίγο πριν από την κατάρρευσή του δείχνουν ότι ο Δήμορφος ήταν ένας σωρός από ερείπια, ένα συνονθύλευμα ογκόλιθων, μικρών ογκόλιθων και σκόνης που μετά βίας συγκρατήθηκαν από την αμοιβαία βαρυτική τους έλξη. Τι συμβαίνει λοιπόν όταν ένα σχετικά άκαμπτο αντικείμενο, όπως το διαστημόπλοιο DART, προσκρούει σε έναν αστεροειδή με μεγάλη ταχύτητα;

Για λίγο, η απάντηση ήταν «πολύ σκόνη». Οι πρώτες εικόνες δείχνουν πολύ υλικό να ξεχύνεται από τους αστεροειδείς, να διασκορπίζεται στο διάστημα και να σχηματίζει μια μακριά «ουρά» που οδηγείται από την πίεση ακτινοβολίας του ήλιου. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, αρκετά συντρίμμια είχαν αφαιρεθεί ώστε το Hubble ήταν σε θέση να αποκτήσει μια καθαρή εικόνα οποιωνδήποτε μεγαλύτερων αντικειμένων που είχαν κρυφτεί από τη σκόνη – ή μάλλον, μια σειρά από καθαρές εικόνες.

Η πρόκληση με αυτό είναι ότι αυτά τα μεγάλα αντικείμενα θα είναι ακόμα πολύ μικρά και θα αντανακλούν πολύ λίγο στο φως του ήλιου. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται γενικά ως μικροσκοπικά σημεία φωτός και δεν διακρίνονται από τις κοσμικές ακτίνες που χτυπούν τον ανιχνευτή ή τα αστέρια φόντου που κινούνται στο οπτικό πεδίο του Hubble κατά τη διάρκεια της απεικόνισης.

Ως εκ τούτου, οι εικόνες του Hubble έπρεπε να εκτεθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα για να συλλάβουν αρκετό φως και οι ερευνητές συνδύασαν πολλαπλές εκθέσεις που είχε λάβει το Hubble σε διαφορετικά σημεία της τροχιάς του γύρω από τη Γη (που τους απαιτούσε να επαναπροσανατολίσουν την εικόνα έτσι ώστε να δείχνουν όλες την ισοδύναμη περιοχή από την ίδια γωνία). Το φως που εμφανιζόταν μόνο σε μία ή λίγες εικόνες απορρίφθηκε, εξαλείφοντας μέρος του θορύβου.

Μόλις συνδυαστούν οι εκθέσεις, οι ερευνητές μπόρεσαν να αναγνωρίσουν σχεδόν 40 αντικείμενα που κινούνταν μαζί αλλά αποκλίνονταν από το σύστημα Didymus/Dimorphus. Μόνο οι πιο φωτεινές εμφανίζονται στις μεμονωμένες εικόνες.

Μικρή και αργή κίνηση

Με βάση την ποσότητα του φωτός που αντανακλούν, οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι βράχοι που βλέπουν βρίσκονται σε απόσταση 4-7 μέτρων. Αυτό βασίζεται στη μέση ανάκλαση των μητρικών αστεροειδών. Οποιοσδήποτε πιο σκοτεινός ή φωτεινότερος βράχος προφανώς θα απορρίψει αυτές τις εκτιμήσεις. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν επίσης μια μονολιθική εκτίμηση της πυκνότητας που βασίζεται σε ανέπαφους αστεροειδείς για να υπολογίσουν τις πιθανές μάζες των βράχων. Συλλογικά, εκτιμάται ότι έφεραν περίπου το 0,1 τοις εκατό της μάζας του Dimorphos πριν από την πρόσκρουση.

Με βάση την απόστασή τους από το σημείο πρόσκρουσης, ήταν δυνατό να εκτιμηθεί η ταχύτητά τους. Όλα πολύ αργά. Ακόμη και οι πιο γρήγοροι ογκόλιθοι κινούνται με λιγότερο από ένα μέτρο το δευτερόλεπτο, πράγμα που μεταφράζεται σε σχεδόν τέσσερις ώρες για να διανύσει ένα χιλιόμετρο από το σημείο της πρόσκρουσης. Και η πιο αργή ταχύτητα είναι μόνο ένα κλάσμα αυτής της ταχύτητας.

Αλλά λόγω της πολύ ασθενής βαρύτητας του συστήματος διπλού αστεροειδούς από το οποίο προέρχονταν, τα αντικείμενα υψηλής ταχύτητας θα μπορούσαν να ξεφύγουν από τη δύναμη της βαρύτητας. Στην πραγματικότητα, ο πληθυσμός των βράχων μπορεί να χωριστεί χονδρικά στο μισό, με το ταχύτερο μισό να επιτυγχάνει ταχύτητα διαφυγής.

Ο συνδυασμός μάζας και ταχύτητας επέτρεψε στους συγγραφείς να υπολογίσουν τη συνολική κινητική ενέργεια που μεταφέρθηκαν από τη σύγκρουση. Σε σύγκριση με την ενέργεια που παρέχεται από το DART, είναι πολύ μικρή, περίπου το 0,003 τοις εκατό της ενέργειας που παρέχεται από το DART.

Δεδομένου ότι ο Δήμορφος είναι ένας σωρός ερειπίων, δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι αυτό είναι προϊόν του DART που έσπασε έναν μεγαλύτερο ογκόλιθο κατά την πρόσκρουση. Αντίθετα, ο Δήμορφος είναι χτισμένος από ογκόλιθους που προηγουμένως είχαν θρυμματιστεί από συγκρούσεις στο μακρινό παρελθόν. Το DART απελευθέρωσε μόνο μερικά από αυτά από τη βαρυτική έλξη του σωρού των ερειπίων. Με βάση τις εικόνες πριν από την πρόσκρουση του Δήμορφου, οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι βράχοι θα καταλαμβάνουν συλλογικά περίπου το 2% της επιφάνειας του αστεροειδούς. Αυτό αντιστοιχεί στο DART που ανατινάζει έναν κρατήρα διαμέτρου περίπου 50 μέτρων.

Ο κρατήρας θα ήταν πιθανότατα μικρότερος εάν το DART μετέδιδε αρκετή σεισμική ενέργεια για να χαλαρώσει υλικό από αλλού στον αστεροειδή. Αλλά δεδομένου ότι οι σωροί των ερειπίων αναμένεται να είναι πολύ πορώδεις, η σεισμική ενέργεια είναι απίθανο να φτάσει πολύ μακριά μέσα τους.

Σε κάθε περίπτωση, θα έχουμε μια πιο ξεκάθαρη εικόνα των πραγμάτων μόλις ο ανιχνευτής HERA της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας φτάσει στον αστεροειδή για μια περαιτέρω μελέτη. Απλά πρέπει να κάνετε υπομονή, γιατί αυτό δεν αναμένεται να συμβεί για άλλα τρία χρόνια.

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