Neue VLT-Daten enthüllen mehr über die Auswirkungen einer DART-gegen-Asteroiden-Kollision – Ars Technica

Im vergangenen September zerschmetterte der Double Asteroid Redirection Test (DART) ein Raumschiff in einen kleinen binären Asteroiden namens Dimorphos und verlagerte erfolgreich seine Umlaufbahn um einen größeren Begleiter. Dank zweier neuer Artikel erfahren wir jetzt mehr über die Auswirkungen dieser Kollision Daten gesammelt von der Europäischen Südsternwarte Ein sehr großes Teleskop. der erste, Veröffentlicht in Die Zeitschrift Astronomy & Astrophysics untersuchte die Trümmer der Kollision, um mehr über die Entstehung des Asteroiden zu erfahren. der Zweite, Veröffentlicht in Astrophysical Journal Letters berichtete, wie der Einschlag die Oberfläche des Asteroiden veränderte.

Wie bereits erwähnt, hat Dimorphos einen Durchmesser von weniger als 200 Metern und kann nicht von der Erde aus aufgelöst werden. Stattdessen sieht der binäre Asteroid von hier aus wie ein einzelnes Objekt aus, wobei das meiste Licht von dem viel größeren Didymos reflektiert wird. Was wir jedoch sehen können, ist, dass sich das System von Didymus zeitweise verdunkelt. Meistens sind die beiden Asteroiden so angeordnet, dass die Erde das von beiden reflektierte Licht empfängt. Aber Dimorphos‘ Umlaufbahn führt ihn aus Erdperspektive sporadisch hinter Didymus, was bedeutet, dass wir nur Licht empfangen, das von einem der beiden Objekte reflektiert wird – und das verursacht die Verdunkelung. Indem wir die Zeitspannen der Dunkelheit messen, können wir sehen, wie lange Dimorphos für eine Umlaufbahn braucht und wie weit die beiden Asteroiden somit voneinander entfernt sind.

Vor DART dauerte die Umlaufbahn von Dimorphos 11 Stunden und 55 Minuten; Nach dem Aufprall dauert es 11 Stunden 23 Minuten. Für diejenigen, die Mathe hassen, ist dies 32 Minuten (etwa 4 Prozent) kürzer. Die NASA schätzt, dass die Umlaufbahn jetzt „zig Meter“ näher an Didymos liegt. Diese Orbitalverschiebung wurde durch Radarbildgebung bestätigt. Anfang dieses Monats veröffentlichte die Zeitschrift Nature fünf Artikel, die gemeinsam den Effekt und seine Folgen rekonstruierten, um zu erklären, warum die DART-Kollision so große Auswirkungen hatte. Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass Beschleuniger wie DART ein wirksames Mittel sein könnten, um den Planeten vor kleinen Asteroiden zu schützen.

Die der Kollision am nächsten gelegenen Kameras (mit den Namen Luke und Leia) befanden sich an Bord des LICIACube, einem Würfel, der an Bord von DART in den Weltraum geflogen und dann einige Wochen vor der Kollision abgenommen wurde. LICIACube hatte zwei Kameras an Bord. Im vergangenen Oktober veröffentlichte die italienische Raumfahrtagentur, die die LICIACube-Mission leitete, mehrere frühe Bilder, darunter eine Fernansicht der Kollision, Nahaufnahmen kurz danach und animierte Bilder, die die plötzliche Helligkeit nach der Kollision zeigen, die Material in den Weltraum spritzen ließ.

Das Atlas-Projekt und eines der Teleskope des Las-Cumbres-Observatoriums nahmen Bilder des Didymus/Dimorphos-Systems auf, als es sich aus der Erdperspektive leise an Hintergrundsternen vorbeibewegte (wobei das meiste Licht von dem viel größeren Didymos reflektiert wurde). Im Moment des Aufpralls hellte sich das Objekt merklich auf, und Trümmer bewegten sich allmählich zu einer Seite des Asteroiden.

Warum ist das Studium von Trümmern wichtig? Asteroiden sind Relikte aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems und können Astronomen etwas über die frühe Geschichte unseres Teils des Universums erzählen. Aber die Oberflächen erdnaher Asteroiden werden von kleinen Meteoriten und dem Sonnenwind getroffen, wenn sie sich durch das Sonnensystem bewegen. Dies verursacht Erosion oder „Weltraumverwitterung“, sodass uns der Blick auf die Oberfläche eines Asteroiden nicht unbedingt verrät, wie er entstanden ist. Es wurde erwartet, dass der DART-Einschlag makelloses Material unter der sich verändernden Kruste von Dimorphos ausstößt, was den Astronomen einen besseren Einblick in die Vergangenheit des Asteroiden ermöglicht.

Auf Bildern des Hubble-Weltraumteleskops erschien das Trümmermaterial als Strahlen, die sich vom Kern des Systems aus erstreckten und im Laufe der folgenden acht Stunden an Größe und Anzahl zunahmen. Ein weiteres Hubble-Bild zeigte die kontinuierliche Entwicklung von Trümmern, die weit genug von den Asteroiden weggeschoben wurden, um ihrer Schwerkraft zu entkommen, und seitdem durch das Sonnenlicht von den Asteroiden (die sich immer noch um die Sonne bewegen) weggedrückt wurden. Diese zeigte eine auffällige Spaltung des von diesem Wrack gebildeten „Schwanzes“. Das Webb-Teleskop bildete auch die Kollision ab und zeigte deutliche Materialschwaden, die vom Asteroiden ausgestoßen wurden.

Jetzt greifen auch mit VLT-Daten bewaffnete Wissenschaftler ein. Die Autoren des Artikels über Astronomie und Astrophysik verfolgten, wie sich die Trümmerwolke im Laufe der Zeit entwickelt hat Multi-Unit Spectral Explorer (MUSE), ein Teleskop, das mit einem lasergestützten adaptiven optischen System ausgestattet ist, um künstliche Sterne am Nachthimmel zu erzeugen. Dies hilft, atmosphärische Turbulenzen für schärfere Bilder zu korrigieren.

Das Team stellte fest, dass die Trümmerwolke vor dem Einschlag blauer war als der Asteroid, was darauf hinweist, dass sie aus sehr feinen Partikeln bestand. Aber nach der Kollision bildeten sich Klumpen, Spiralen und ein langer Schweif. Die Spiralen und der Schweif bestehen wahrscheinlich aus größeren Partikeln, da sie jetzt viel röter sind als die anfängliche Trümmerwolke. Obwohl es ein langer Weg war, hoffte das Team, dass MUSE ihnen auch dabei helfen würde, chemische Signaturen von Sauerstoff oder Wasser zu erkennen, die insbesondere aus dem Eis stammen. Aber sie gingen leer aus.

„Es wird nicht erwartet, dass Asteroiden große Mengen Eis enthalten, daher wäre es eine echte Überraschung, eine Spur von Wasser zu entdecken.“ sagte Co-Autorin Cyrielle Opitom von der Universität Edinburgh. Was das Finden von Treibstoffspuren betrifft: „Wir wussten, dass sie weit reichend waren, da die Menge an Gas, die vom Antriebssystem in den Tanks verbleiben würde, nicht riesig sein würde. Außerdem könnte ein Teil davon zu weit gereist sein mit MUSE entdeckt werden, als wir mit der Beobachtung begannen.“

Die Autoren des Astrophysical Journal Letters-Artikels konzentrierten sich auf die Untersuchung, wie der DART-Effekt die Oberfläche des Asteroiden verändert, indem sie ein Spektrophotometer (FORS2)-Instrument verwendeten, das entwickelt wurde, um den Polarisationsgrad von gestreutem Sonnenlicht zu messen, d. h. wenn Lichtwellen eher entlang einer bevorzugten Richtung oszillieren als zufällig.

„Wenn wir Objekte in unserem Sonnensystem beobachten, sehen wir Sonnenlicht, das von ihrer Oberfläche oder von ihrer Atmosphäre gestreut wird, die teilweise polarisiert wird.“ sagte Co-Autor Stefano Bagnolo, Astronom am Armagh Observatory and Planetarium im Vereinigten Königreich. Die Verfolgung, wie sich die Polarisation mit der Ausrichtung des Asteroiden relativ zu uns und der Sonne ändert, enthüllt seine Oberflächenstruktur und -zusammensetzung.„

Bagnolo et al. fanden heraus, dass die Polarisationsgrade nach dem Aufprall abrupt abfielen, während die Gesamthelligkeit zunahm. Die Autoren schlagen vor, dass dies ein Beweis dafür sein könnte, dass der Einschlag dazu führte, dass mehr reines Material aus dem Inneren des Asteroiden freigesetzt wurde, da dieses Material nicht dem Sonnenwind und der Sonnenstrahlung ausgesetzt gewesen wäre. Alternativ könnte der Aufprall Partikel mit großer Oberfläche zerschmettert und kleinere Fragmente in die Trümmerwolke gesprüht haben, da kleinere Fragmente Licht effizienter reflektieren, aber das Licht nicht so stark polarisieren würden.

DOI: Astronomie und Astrophysik, 2023. 10.1051 / 0004-6361 / 202345960 (über DOIs).

DOI: Astrophysical Journal Letters, 2023. 10.3847/2041-8213/acb261 (über DOIs).