Hubble obseruje głazy uciekające z asteroidy Dimorphos

Naukowcy szacują, że asteroida o średnicy kilku kilometrów uderzyła w Ziemię 65 milionów lat temu i zniszczyła dinozaury, wśród innych form życia, w masowym wymieraniu. W przeciwieństwie do dinozaurów, ludzkość może uniknąć tego losu, jeśli zaczniemy ćwiczyć, jak zrzucić zbliżającą się do Ziemi asteroidę.

Jest to trudniejsze niż to, jak zostało to przedstawione w filmach science fiction, takich jak Deep Impact. Planetolodzy muszą najpierw wiedzieć, w jaki sposób asteroidy zostały zmontowane. Czy są to latające stosy gruzu luźno aglomerowanych skał, czy coś bardziej znaczącego? Informacje te pomogłyby w opracowaniu strategii skutecznego odbicia groźnej asteroidy.

Jako pierwszy krok, NASA przeprowadziła eksperyment, aby uderzyć w asteroidę, aby zobaczyć, jak jest zaburzona. Uderzenie sondy DART (Double Asteroid Redirection Test) w planetoidę Dimorphos nastąpiło 26 września 2022 roku. Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a kontynuują śledzenie następstw kosmicznej kolizji. Niespodzianką jest odkrycie kilkudziesięciu głazów podniesionych z asteroidy po rozbiciu. Na zdjęciach z Hubble’a wyglądają jak rój pszczół bardzo powoli oddalający się od asteroidy. Może to oznaczać, że uderzenie w zbliżającą się do Ziemi asteroidę może spowodować, że skupisko groźnych głazów zmierza w naszym kierunku. DART uderzył w Dimorphos 26 września 2022 r., nieznaczna zmiana trajektorii jego orbity wokół większej planetoidy Didymos.

Astronomowie wykorzystujący niezwykłą czułość Hubble’a odkryli rój głazów, które prawdopodobnie zostały strząśnięte z asteroidy kiedy NASA celowo uderzyła półtonowym statkiem kosmicznym DART w Dimorphos z prędkością około 22 500 km na godzinę. 37 swobodnie rozrzuconych głazów ma rozmiar od metra do 60 metrów średnicy, w oparciu o fotometrię Hubble’a. Oddalają się od asteroidy z prędkością nieco ponad kilometr na godzinę. Całkowita masa tych wykrytych głazów wynosi około 0,1% masy Dimorphos.

To spektakularna obserwacja – znacznie lepsza niż się spodziewałem. Widzimy chmurę głazów przenoszących masę i energię z dala od celu uderzenia. Liczby, rozmiary i kształty głazów są zgodne z tym, że zostały one strącone z powierzchni Dimorphos przez uderzenie. To mówi nam po raz pierwszy, co się dzieje, gdy uderzysz w asteroidę i zobaczysz materiał wychodzący do największych rozmiarów. Głazy są jednymi z najsłabszych rzeczy, jakie kiedykolwiek sfotografowano w naszym Układzie Słonecznym.powiedział David Jewitt z University of California w Los Angeles, planetolog, który używał Hubble'a do śledzenia zmian w asteroidzie podczas i po uderzeniu DART.

Jewitt mówi, że otwiera to nowy wymiar badania następstw eksperymentu DART przy użyciu Europejskiej Agencji Kosmicznej nadchodzący statek kosmiczny Hera, która dotrze do planetoidy podwójnej pod koniec 2026 roku. Hera przeprowadzi szczegółowe badania po uderzeniu docelowej asteroidy.

Chmura głazów nadal będzie się rozpraszać, kiedy nadejdzie Hera, To jak bardzo powoli rozszerzający się rój pszczół, który ostatecznie rozprzestrzeni się wzdłuż orbity pary podwójnej wokół Słońca.powiedział Jewitt.

Głazy najprawdopodobniej nie są roztrzaskanymi kawałkami maleńkiej asteroidy spowodowanej uderzeniem. Były już rozrzucone po powierzchni asteroidy, jak widać na ostatnim zbliżeniu wykonanym przez sondę DART zaledwie dwie sekundy przed zderzeniem, kiedy znajdowała się zaledwie siedem mil nad powierzchnią.

Jewitt szacuje, że uderzenie strząsnęło dwa procent głazów na powierzchni asteroidy. Mówi, że obserwacje głazów przez Hubble’a dają również oszacowanie wielkości krateru uderzeniowego DART.

Głazy mogły zostać wydobyte z kręgu o szerokości około 100 metrów na powierzchni Dimorphos.powiedział.

Hera ostatecznie określi rzeczywisty rozmiar krateru.

Dawno temu Dimorphos mógł powstać z materii wyrzuconej w przestrzeń kosmiczną przez większą planetoidę Didymos. Ciało macierzyste mogło obrócić się zbyt szybko lub mogło stracić materiał w wyniku kolizji z innym obiektem, między innymi. Wyrzucona materia utworzyła pierścień, który grawitacyjnie połączył się, tworząc Dimorphos. To sprawiłoby, że byłby to latający gruz ze skalistych szczątków luźno utrzymywanych razem przez stosunkowo słabe przyciąganie grawitacyjne. Dlatego wnętrze prawdopodobnie nie jest solidne, ale ma strukturę bardziej przypominającą kiść winogron.

Nie jest jasne, w jaki sposób głazy zostały podniesione z powierzchni asteroidy. Mogą być częścią pióropusza wyrzutu, który został sfotografowany przez Hubble’a i inne obserwatoria. Albo fala sejsmiczna z uderzenia mogła wstrząsnąć asteroidą – jak uderzenie młotkiem w dzwon – wstrząsając gruzem powierzchniowym.

Jeśli będziemy śledzić głazy w przyszłych obserwacjach Hubble’a, możemy mieć wystarczająco dużo danych, aby dokładnie określić trajektorie głazów. A potem zobaczymy, w których kierunkach zostały wystrzelone z powierzchni.powiedział Jewitt.

Zespoły DART i LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids) badały również głazy wykryte na zdjęciach wykonanych przez kamerę LUKE (LICIACube Unit Key Explorer) w ciągu kilku minut bezpośrednio po uderzeniu kinetycznym DART.

Pierwsze wyniki z teleskopów ESO skutków impaktu sondy DART w planetoidę

Przy pomocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do ESO, dwa zespoły astronomów obserwowały skutki kolizji amerykańskiej sondy kosmicznej Double Asteroid Redirection Test (DART) z asteroidą Dimorphos. Kontrolowany impakt był testem obrony planetarnej, ale dał także astronomom unikalną szansę na dowiedzenie się więcej o budowie planetoidy, na podstawie wyrzuconej materii.

26 września 2022 r. sonda kosmiczna DART zderzyła się z planetoidą Dimorphos w ramach kontrolowanego testu naszych zdolności obrony przed asteroidami. Impakt nastąpił 11 milionów kilometrów od Ziemi, wystarczająco blisko, aby szczegółowo obserwować go wieloma teleskopami. Wszystkie cztery 8,2-metrowe teleskopy VLT w ESO w Chile dokonały obserwacji skutków impaktu, a pierwsze wyniki obserwacji z wykorzystaniem VLT zostały właśnie opublikowane w dwóch artykułach.

Asteroidy to jedne z najbardziej pierwotnych reliktów tego, z czego powstały wszystkie planety i księżyce w Układzie Słonecznym. Zderzenia pomiędzy planetoidami zdarzają się w sposób naturalny, ale nigdy nie wiadomo z wyprzedzeniem, kiedy nastąpią” kontynuuje Cyrielle Opitom, astronom z University of Edinburgh, główna autorka jednej z prac. „DART to naprawdę wspaniała okazja do zbadania kontrolowanego impaktu, prawie jak w laboratorium.mówi Brian Murphy, doktorant na University of Edinburgh w Wielkiej Brytanii, współautor jednego z badań. Analiza obłok materii wyrzuconej po impakcie sondy DART może więc powiedzieć nam coś o tym, jak powstał Układ Słoneczny.

Opitom i jej zespół śledzili ewolucję obłoku materii przez miesiąc przy pomocy instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na teleskopie VLT należącym do ESO. Stwierdzili, iż wyrzucony obłok był bardziej niebieski niż sama planetoida przez impaktem, co wskazuje, że obłok może składać się z bardzo małych cząstek. W kolejne godziny i dni po uderzeniu rozwinęły się też inne struktury: zgęszczenia, spirale i długi warkocz odpychany przez promieniowanie Słońca. Spirale i warkocz były bardziej czerwone niż początkowy obłok, a więc mogły być zbudowane z większych cząstek.

MUSE pozwolił zespołowi Opitom na rozszczepienie światła od obłoku tak jak tęczę i spojrzeć na chemiczne odciski palców różnych gazów. W szczególności badacze szukali tlenu i wody pochodzących z lodu odsłoniętego po impakcie. Ale nic nie znaleziono.

Nie uważa się, że planetoidy zawierają znaczące ilości lodu, zatem wykrycie jakiegokolwiek śladu wody byłoby prawdziwą niespodzianką. Szukano także śladów gazów pędnych sondy DART, ale nie znaleziono ich. Wiedzieliśmy, że to jak strzał w dziesiątkę, ponieważ ilość gazu pozostała w zbiornikach systemu napędowego nie powinna być duża. Co więcej, część zapewne przemieściła się zbyt daleko, aby ją wykryć przy pomocy MUSE w czasie, gdy zaczęliśmy obserwacje.wyjaśnia Opitom.

Inna grupa badawcza, którą kierował Stefano Bagnulo, astronom w Armagh Observatory and Planetarium w Wielkiej Brytanii, badała jak uderzenie sondy DART wpłynęło na powierzchnię planetoidy.

Gdy obserwujemy obiekty w Układzie Słonecznym, patrzymy na światło słoneczne, które jest rozproszone przez ich powierzchnie lub przez ich atmosfery, przez co staje się częściowo spolaryzowane. Oznacza to, że fale świetlne oscylują wzdłuż preferowanego kierunku, a nie losowo. Śledzenie, jak zmienia się polaryzacja wraz z orientacją planetoidy względem nas i Słońca, ujawnia strukturę i skład jej powierzchni. tłumaczy Bagnulo.

Bagnulo i jego współpracownicy używali instrumentu FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) na VLT do monitorowania planetoidy i odkryli, że poziom polaryzacji gwałtownie spadł po uderzeniu. W tym samym czasie całkowita jasność systemu wzrosła. Możliwym wyjaśnieniem jest to, że impakt odsłonił bardziej pierwotny materiał z wnętrza asteroidy.

Być może wydobyty przez uderzenie materiał był jaśniejszy i mniej spolaryzowany niż ten znajdujący się na powierzchni, ponieważ nigdy nie był eksponowany na wiatr słoneczny i promieniowanie słoneczne.mówi Bagnulo.

Inną możliwością jest, że impakt zniszczył cząstki na powierzchni, wyrzucając znacznie mniejsze do obłoku.

Wiemy, że w pewnym warunkach mniejsze fragmenty efektywniej odbijają światło, a mniej skutecznie je polaryzują.wyjaśnia Zuri Gray, doktorant w Armagh Observatory and Planetarium.

Badania prowadzone przez Bagnulo i Opitom pokazują potencjał VLT, gdy różne instrumenty współpracują razem. W rzeczywistości, oprócz MUSE i FORS2, skutki uderzenia były obserwowane jeszcze dwoma innymi instrumentami VLT, których danych analiza nadal trwa.

Te badania wykorzystały unikalną mozliwość, gdy NASA uderzyła w asteroidę. Nie mogą być więc powtórzone przez żaden przyszły instrument. Czyni to dane zebrane przez VLT wczasie wokół uderzenia, szczególnie cennymi, jeśli chodzi o lepsze zrozumienie natury planetoid.podsumowuje Opitom,

info: ESO

Hubble dostrzega podwójne ogony po uderzeniu DART w planetoidę

26 września 2022 r. NASA przeprowadziła pierwszy w swoim rodzaju eksperyment, Double Asteroid Redirection Test (DART), mający na celu celowe rozbicie statku kosmicznego w małą asteroidę w pierwszym na świecie teście w kosmosie dla planetarnych obrona. NASA ogłosiła, że ​​misja zakończyła się sukcesem w zmianie orbity Dimorphos, księżycowej planetoidy Didymos. Jednak wciąż jest wiele do nauczenia się o systemie.

Dalsze obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a już ujawniają najczystszy obraz zdumiewającej niespodzianki — nowo opracowanego drugiego warkocza wyrzuconego.

Dwa warkocze pyłu wyrzucone z układu asteroid Didymos-Dimorphos są widoczne na nowych zdjęciach z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, dokumentujących utrzymujące się skutki uderzenia w test Double Asteroid Redirection Test (DART).

Sonda DART uderzyła w Dimorphos, mały księżyc Didymos, 26 września w teście obrony planetarnej, aby zmienić orbitę Dimorphos, zderzając się z nią. Aktualne dane pokazują, że DART skrócił oryginalną 11-godzinną i 55-minutową orbitę Dimorphos wokół Didymos o około 32 minuty.

Wielokrotne obserwacje z Hubble’a w ciągu ostatnich kilku tygodni pozwoliły naukowcom przedstawić pełniejszy obraz tego, jak chmura szczątków systemu ewoluowała w czasie. Obserwacje pokazują, że wyrzucona materia, czyli „wyrzucona”, zwiększyła swoją jasność w miarę upływu czasu po uderzeniu, w dużej mierze zgodnie z oczekiwaniami. Bliźniaczy ogon to nieoczekiwany rozwój, chociaż podobne zachowanie jest często obserwowane w kometach i aktywnych asteroidach. Obserwacje Hubble’a zapewniają najlepszą jak dotąd jakość obrazu podwójnego ogona.

Po uderzeniu Hubble wykonał 18 obserwacji systemu. Obrazy wskazują drugi ogon utworzony między 2 a 8 października. Na tym zdjęciu DART wpłynął na system Didymos-Dimorphos z kierunku godziny dziesiątej.

Związek między kometowym warkoczem a innymi cechami wyrzutów widocznymi w różnych momentach na zdjęciach z Hubble’a i innych teleskopów jest wciąż niejasny i jest to coś, nad czym obecnie pracuje zespół badawczy. Ogon północny jest nowo rozwinięty. W nadchodzących miesiącach naukowcy przyjrzą się bliżej danym z Hubble’a, aby określić, jak rozwinął się drugi ogon. Istnieje wiele możliwych scenariuszy, które zespół zbada.

info: HubbleSite

Test zmiany trajektorii planetoidy udany. DART wykonał swoje zadanie

NASA ogłosiła na briefingu prasowym, że próba Double Asteroid Redirect Test, mająca na celu zmianę trajektorii księżyca asteroidy, zakończyła się sukcesem przekraczającym oczekiwania sukcesem.

Zanim sonda DART uderzyła czołowo w Dimorphos, księżyc asteroidy 65803 Didymos, księżyc okrążał swoją macierzystą planetoidę w około 11 godzin i 55 minut. Teraz ukończenie orbity zajmuje tylko 11 godzin 23 minuty (plus minus 2 minuty). Duża zmiana — 32 minuty — mieściła się w zakresie przewidywanym przed uderzeniem, ale znajdowała się na górnym końcu tego, co było możliwe.

Gdyby Dimorphos był silnym, solidnym ciałem, odrzut po uderzeniu nie byłby aż tak duży. Imponujące pióropusze wyrzutów wyrzucane z czołowego uderzenia prawdopodobnie przyczyniły się do efektu odrzutu, działając trochę jak retrorakieta. Dla każdej akcji istnieje równa i przeciwna reakcja: wystrzeliwując materiał w kierunku ruchu Dimorphosa, prędkość Dimorphosa zmieniła się tak samo w przeciwnym kierunku.

Misja potwierdziła pomiar za pomocą światła widzialnego i radaru. Zarówno za pomocą naziemnych, jak i kosmicznych teleskopów optycznych, zarejestrowali krzywe blasku systemu Didymos, gdy dwa komponenty na przemian zasłaniały się nawzajem: małe, krótkie spadki jasności, gdy Dimorphos rzuca cień na Didymosa, i większe, dłuższe spadki, gdy Dimorphos przez nie przechodzi cień Didymosa. Okres tych spadków zmieniała się wraz z szybszą orbitą Dimorphos.

Metoda radarowa była niezależna od optycznej. Radioteleskopy, takie jak te w Goldstone w południowej Kalifornii i Green Bank w Zachodniej Wirginii, aktywnie nadawały fale radarowe w systemie Dimorphos i obserwowały odbity sygnał. Czas nadejścia sygnału zwrotnego („opóźnienie”) zależy od odległości do celu; częstotliwość sygnału zwrotnego („Doppler”) będzie taka sama jak częstotliwość nadawania, jeśli obiekt znajduje się w bezruchu względem teleskopu, oraz wyższa lub niższa, jeśli obiekt porusza się w kierunku lub od teleskopu. Po zderzeniu DART obrazy radarowe z opóźnieniem dopplerowskim systemu Didymos-Dimorphos wykazały, że księżyc nie miał ani pozycji, ani prędkości oczekiwanej z orbity sprzed zderzenia, a nowa prędkość orbitalna uzyskana z obserwacji radiowych ściśle odpowiadała prędkości optycznej.

To ogłoszenie to dopiero pierwszy wynik eksperymentu DART. Pozostaje jeszcze wiele pytań. Ile masy zostało wyrzucone? Jak duże były cząstki — cały pył? Czy były wystarczająco duże, aby były niebezpieczne? Czy uderzenie było wystarczająco duże, aby wprowadzić chybotanie do bieguna obrotowego Dimorphosa? Jeśli tak, to ile czasu zajmie zgrzytanie w księżycu, aby to chwianie zniknęło?

Znacznie więcej pracy pozostaje przy tak ogromnej ilości informacji zakodowanej w pióropuszach wyrzutów i długim, przypominającym kometę warkoczu pyłowym. Zebranie pełnych danych naukowych zajmie zapewne lata.