Nowe dane VLT ujawniają więcej informacji na temat skutków zderzenia DART z asteroidą – Ars Technica

We wrześniu ubiegłego roku test przekierowania podwójnej asteroidy (DART) zderzył statek kosmiczny z małą asteroidą podwójną o nazwie Dimorphos, skutecznie przesuwając jej orbitę wokół większego towarzysza. Teraz dowiadujemy się więcej o konsekwencjach tej kolizji dzięki dwóm nowym artykułom Informacje zebrane przez Europejskie Obserwatorium Południowe Bardzo duży teleskop. pierwszy, Opublikowany w Czasopismo Astronomy & Astrophysics zbadało szczątki z kolizji, aby dowiedzieć się więcej o formowaniu się asteroidy. drugi, Opublikowany w Astrophysical Journal Letters poinformowało, jak uderzenie zmieniło powierzchnię asteroidy.

Jak wspomniano wcześniej, Dimorphos ma mniej niż 200 metrów średnicy i nie można go oddzielić od Ziemi. Zamiast tego ta podwójna asteroida wygląda stąd jak pojedynczy obiekt, a większość światła odbija się od znacznie większego Didymosa. Widzimy jednak, że system Didymusa okresowo ciemnieje. W większości przypadków dwie asteroidy są ułożone w taki sposób, że Ziemia otrzymuje światło odbite od obu. Ale orbita Dimorphosa z perspektywy Ziemi sporadycznie przesuwa się za Didymusem, co oznacza, że ​​otrzymujemy tylko światło odbite od jednego z dwóch obiektów – i to powoduje pociemnienie. Mierząc okresy ciemności, możemy zobaczyć, ile czasu zajmuje Dimorphos okrążenie, a tym samym jak daleko od siebie znajdują się te dwie asteroidy.

Przed DART orbita Dimorphosa trwała 11 godzin i 55 minut; Po zderzeniu trwa to 11 godzin i 23 minuty. Dla tych, którzy nie znoszą matematyki, jest to o 32 minuty (około 4 procent) krócej. NASA szacuje, że orbita jest teraz „dziesiątki metrów” bliżej Didymosa. To przesunięcie orbity zostało potwierdzone przez obrazowanie radarowe. Na początku tego miesiąca czasopismo Nature opublikowało pięć artykułów, w których wspólnie zrekonstruowano efekt i jego konsekwencje, aby wyjaśnić, w jaki sposób zderzenie DART miało tak duży wpływ. Wyniki te wskazują, że zderzacze, takie jak DART, mogą być skutecznym sposobem ochrony planety przed małymi asteroidami.

Najbliższe kamery (nazwane Luke i Leia) zderzenia znajdowały się na pokładzie LICIACube, sześcianu, który został wysłany w kosmos na pokładzie DART, a następnie odłączony na kilka tygodni przed zderzeniem. LICIACube miał na pokładzie dwie kamery. W październiku zeszłego roku Włoska Agencja Kosmiczna, która zarządzała misją LICIACube, opublikowała kilka wczesnych zdjęć, w tym odległy widok kolizji, zbliżenia krótko po niej oraz animowane obrazy pokazujące nagłą jasność po zderzeniu, która spowodowała rozpryskiwanie się materii w kosmos.

Projekt Atlas i jeden z teleskopów Obserwatorium Las Cumbres uchwyciły obrazy systemu Didymus/Dimorphos, gdy cicho przesuwał się on obok gwiazd tła z perspektywy Ziemi (większość światła odbijała się od znacznie większego Didymosa). W momencie uderzenia obiekt wyraźnie pojaśniał, a szczątki stopniowo przesuwały się na jedną stronę asteroidy.

Dlaczego badanie szczątków jest ważne? Asteroidy są reliktami z czasów, gdy powstał nasz Układ Słoneczny, więc mogą powiedzieć astronomom coś o wczesnej historii naszego zakątka wszechświata. Ale powierzchnie asteroid bliskich Ziemi są zderzane z małymi meteorytami i wiatrem słonecznym, gdy poruszają się po Układzie Słonecznym. Powoduje to erozję lub „wietrzenie kosmosu”, więc spojrzenie na powierzchnię asteroidy niekoniecznie mówi nam, jak się uformowała. Oczekiwano, że uderzenie DART wyrzuci nieskazitelną materię pod zmieniającą się skorupę Dimorphos, dając astronomom lepszy wgląd w przeszłość asteroidy.

Na obrazach z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a materiał szczątkowy pojawił się jako promienie rozciągające się od rdzenia systemu, zwiększając rozmiar i liczbę w ciągu następnych ośmiu godzin. Inne zdjęcie z Hubble’a pokazało ciągłą ewolucję szczątków, które zostały odepchnięte na tyle daleko od asteroid, aby uwolnić się od grawitacji, i od tego czasu zostały odepchnięte od asteroid (które nadal poruszają się wokół Słońca) przez światło słoneczne. Pokazało to uderzające pęknięcie w „ogonie” utworzonym przez ten wrak. Teleskop Webba również sfotografował zderzenie, pokazując wyraźne pióropusze materii wyrzuconej z asteroidy.

Teraz ważą się także naukowcy uzbrojeni w dane VLT. Autorzy artykułu Astronomy and Astrophysics prześledzili, jak chmura szczątków ewoluowała w czasie Widmowy eksplorator wielu jednostek (MUSE), teleskop wyposażony we wspomagany laserowo adaptacyjny układ optyczny do tworzenia sztucznych gwiazd na nocnym niebie. Pomaga to skorygować turbulencje atmosferyczne w celu uzyskania ostrzejszych obrazów.

Zespół odkrył, że przed uderzeniem chmura szczątków była bardziej niebieska niż asteroida, co wskazuje, że składała się z bardzo drobnych cząstek. Ale po zderzeniu powstały skupiska, spirale i długi ogon. Spirale i ogon są prawdopodobnie zbudowane z większych cząstek, ponieważ są teraz znacznie bardziej czerwone niż początkowa chmura szczątków. Chociaż było to dalekie od strzału, zespół miał nadzieję, że MUSE pomoże im również wykryć sygnatury chemiczne tlenu lub wody pochodzące w szczególności z lodu. Ale wyszły puste.

„Nie oczekuje się, aby asteroidy zawierały duże ilości lodu, więc odkrycie jakichkolwiek śladów wody byłoby prawdziwą niespodzianką”. powiedziała współautorka Cyrielle Opitom z Uniwersytetu w Edynburgu. Jeśli chodzi o brak śladów paliwa, „wiedzieliśmy, że są one dalekosiężne, ponieważ ilość gazu, który pozostałby w zbiornikach z układu napędowego, nie byłaby ogromna. Co więcej, część z nich mogła przebyć zbyt długą drogę, aby zostać wykryte przez MUSE w czasie, gdy zaczęliśmy oglądać”.

Autorzy artykułu w Astrophysical Journal Letters skupili się na zbadaniu, w jaki sposób efekt DART zmienia powierzchnię asteroidy, używając instrumentu spektrofotometru (FORS2) przeznaczonego do pomiaru poziomu polaryzacji rozproszonego światła słonecznego, to znaczy, gdy fale świetlne oscylują raczej wzdłuż preferowanego kierunku niż losowo.

„Kiedy obserwujemy obiekty w naszym Układzie Słonecznym, patrzymy na światło słoneczne rozpraszane na ich powierzchni lub przez ich atmosferę, która staje się częściowo spolaryzowana” powiedział współautor Stefano Bagnolo, astronom z Armagh Observatory and Planetarium w Wielkiej Brytanii. Śledzenie, jak zmienia się polaryzacja wraz z orientacją asteroidy względem nas i Słońca, ujawnia strukturę i skład jej powierzchni.„

Bagnolo i in. odkryli, że poziom polaryzacji gwałtownie spadł po uderzeniu, podczas gdy ogólna jasność wzrosła. Autorzy sugerują, że może to świadczyć o tym, że uderzenie spowodowało uwolnienie czystszego materiału z wnętrza asteroidy, ponieważ materiał ten nie byłby wystawiony na działanie wiatru słonecznego i promieniowania. Alternatywnie, uderzenie mogło rozbić duże cząsteczki powierzchniowe i rozpylić mniejsze fragmenty w chmurze szczątków, ponieważ mniejsze fragmenty odbijałyby światło bardziej efektywnie, ale nie polaryzowałyby go tak bardzo.

DOI: astronomia i astrofizyka, 2023. 10.1051 / 0004-6361 / 202345960 (o DOI).

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