DART-asteroïde-inslag veroorzaakt 10.000 kilometer rotspuinveld – Ars Technica

NASA’s Double Asteroid Redirection Test (DART) -missie was succesvol vanuit een planetair verdedigingsperspectief en veranderde met succes de baan van de asteroïde. Maar de missie had een wetenschappelijke component en we zijn nog steeds bezig met het doorzoeken van het inslagafval om te bepalen wat de inslag ons vertelt over de asteroïde. Dit is moeilijk vanwege de afstand tot de asteroïde en de geringe hoeveelheid licht die door het puin wordt gereflecteerd.

Vandaag is een paper vrijgegeven door een team dat beelden van de inslagen met de Hubble-ruimtetelescoop heeft geanalyseerd. Ze hebben tientallen stenen opgegraven die samen oorspronkelijk 0,1% van de massa van Dimorphos, het DART-doelwit, zouden hebben gevormd. En hoewel ze allemaal heel langzaam van de plaats van de botsing komen, zouden sommigen van hen in staat moeten zijn om aan de zwaartekracht van het dubbele asteroïdenstelsel te ontsnappen.

rots manieren

Afbeeldingen die door DART zijn gemaakt vlak voor zijn ondergang, geven aan dat Dimorphos een hoop puin was, een wirwar van rotsblokken, kleine rotsblokken en stof die nauwelijks bij elkaar werden gehouden door hun wederzijdse zwaartekracht. Dus wat gebeurt er als een relatief stijf object, zoals het DART-ruimtevaartuig, met hoge snelheid een asteroïde raakt?

Een tijdlang was het antwoord ’te veel stof’. Vroege afbeeldingen laten zien dat er veel materiaal uit de asteroïden stroomt, zich door de ruimte verspreidt en een lange “staart” vormt, aangedreven door de stralingsdruk van de zon. Maar in de loop van de tijd was er genoeg puin verwijderd zodat Hubble een duidelijk beeld kon krijgen van grotere objecten die door het stof waren verduisterd – of beter gezegd, een aantal duidelijke beelden.

De uitdaging hierbij is dat die grote objecten nog steeds erg klein zijn en weinig zonlicht reflecteren. Dientengevolge verschijnen ze over het algemeen als kleine lichtpuntjes en zijn ze niet te onderscheiden van kosmische stralen die de detector raken of achtergrondsterren die tijdens de beeldvorming door het gezichtsveld van Hubble bewegen.

Daarom moesten de Hubble-afbeeldingen lang worden belicht om voldoende licht vast te leggen, en de onderzoekers combineerden meerdere belichtingen die Hubble op verschillende punten in zijn baan rond de aarde had gemaakt (waardoor ze de afbeelding moesten heroriënteren zodat ze allemaal het equivalente gebied vanuit dezelfde hoek lieten zien). Licht dat alleen in één of enkele afbeeldingen verscheen, werd weggegooid, waardoor een deel van de ruis werd geëlimineerd.

Toen de belichtingen eenmaal waren gecombineerd, konden de onderzoekers bijna 40 objecten identificeren die meebewogen met maar afweken van het Didymus/Dimorphus-systeem. Alleen de helderste worden weergegeven in de afzonderlijke afbeeldingen.

Klein en langzaam bewegend

Op basis van de hoeveelheid licht die ze weerkaatsen, schatten de onderzoekers dat de rotsen die ze zien binnen een straal van 4 tot 7 meter liggen. Dit is gebaseerd op de gemiddelde reflectie van de moeder-asteroïden; Elke donkerder of helderder gesteente zal deze schattingen duidelijk afwerpen. Onderzoekers gebruiken ook een monolithische dichtheidsschatting op basis van intacte asteroïden om de waarschijnlijke massa’s van de rotsen te achterhalen. Samen wordt geschat dat ze vóór de botsing ongeveer 0,1 procent van de massa van Dimorphos hebben vervoerd.

Op basis van hun afstand tot de plaats van inslag was het mogelijk om hun snelheden te schatten. Allemaal erg traag. Zelfs de snelste rotsblokken bewegen met minder dan een meter per seconde, wat neerkomt op bijna vier uur om een ​​kilometer van de plaats van inslag af te leggen. En de lagere snelheid is slechts een fractie van die snelheid.

Maar vanwege de zeer zwakke zwaartekracht van het dubbele asteroïdesysteem waar ze vandaan komen, zouden de objecten met hoge snelheid aan de zwaartekracht kunnen ontsnappen. In feite kan de rotspopulatie ruwweg in tweeën worden gedeeld, waarbij de snellere helft de ontsnappingssnelheid bereikt.

Door de combinatie van massa en snelheid konden de auteurs de totale kinetische energie schatten die deze rotsen bij de botsing meevoerden. Vergeleken met de energie die door DART wordt geleverd, is het erg klein, ongeveer 0,003 procent van de energie die door DART wordt geleverd.

Aangezien Dimorphos een puinhoop is, is er geen reden om aan te nemen dat dit een product is van DART die een groter rotsblok verbrijzelt bij een botsing. In plaats daarvan zijn Dimorpho’s gebouwd van rotsen die eerder zijn verbrijzeld door botsingen in het verre verleden. DART heeft er maar een paar bevrijd van de aantrekkingskracht van de puinhoop. Op basis van pre-impactbeelden van Dimorphos schatten de onderzoekers dat de rotsen samen ongeveer 2% van het oppervlak van de asteroïde zouden beslaan. Dit komt overeen met DART die een krater uitblaast met een diameter van ongeveer 50 meter.

De krater zou waarschijnlijk kleiner zijn als DART voldoende seismische energie zou uitzenden om materiaal van elders op de asteroïde los te maken. Maar aangezien verwacht wordt dat de puinhopen erg poreus zijn, is het onwaarschijnlijk dat de seismische energie er ver in zal doordringen.

In ieder geval zullen we een duidelijker beeld van de zaken hebben zodra de HERA-sonde van de European Space Agency de asteroïde bereikt voor een vervolgonderzoek. Je moet gewoon geduld hebben, want dit zal naar verwachting pas over drie jaar gebeuren.

Astrofysische dagboekbrieven, 2023. DOI: 10.3847/2041-8213/ace1ec (over DOI’s).