Nieuwe VLT-gegevens onthullen meer over de effecten van een DART-versus-asteroïdebotsing – Ars Technica

Afgelopen september botste de Double Asteroid Redirection Test, of DART, een ruimtevaartuig tegen een kleine binaire asteroïde genaamd Dimorphos, waarbij het met succes zijn baan rond een grotere metgezel verlegde. We leren nu meer over de gevolgen van die botsing, dankzij twee nieuwe artikelen Verzamelde data door het Europees Zuidelijk Observatorium Een zeer grote telescoop. de eerste, Geplaatst in Het tijdschrift Astronomy & Astrophysics onderzocht het puin van de botsing om meer te weten te komen over de vorming van de asteroïde. de seconde, Geplaatst in Astrophysical Journal Letters berichtte hoe de inslag het oppervlak van de asteroïde veranderde.

Zoals eerder vermeld, heeft Dimorphos een diameter van minder dan 200 meter en kan het niet vanaf de aarde worden opgelost. In plaats daarvan ziet de binaire asteroïde er vanaf hier uit als een enkel object, waarbij het meeste licht wordt weerkaatst door de veel grotere Didymos. Wat we echter kunnen zien, is dat het systeem van Didymus met tussenpozen donker wordt. Meestal zijn de twee asteroïden zo gerangschikt dat de aarde het licht ontvangt dat door beide wordt gereflecteerd. Maar de baan van Dimorphos neemt het sporadisch achter Didymus vanuit het perspectief van de aarde, wat betekent dat we alleen licht ontvangen dat wordt gereflecteerd door een van de twee objecten – en dat veroorzaakt het dimmen. Door de tijdsperioden van duisternis te meten, kunnen we zien hoe lang het duurt voordat Dimorphos in een baan om de aarde draait en dus hoe ver de twee asteroïden uit elkaar staan.

Voorafgaand aan DART duurde de baan van Dimorphos 11 uur en 55 minuten; Na impact duurt het 11 uur en 23 minuten. Voor degenen die een hekel hebben aan wiskunde, is dit 32 minuten (ongeveer 4 procent) korter. NASA schat dat de baan nu “tientallen meters” dichter bij Didymos is. Deze orbitale verschuiving werd bevestigd door radarbeelden. Eerder deze maand publiceerde het tijdschrift Nature vijf papers die gezamenlijk het effect en de gevolgen reconstrueerden om uit te leggen hoe de DART-botsing zo’n groot effect had. Deze resultaten gaven aan dat botsers zoals DART een effectieve manier zouden kunnen zijn om de planeet te beschermen tegen kleine asteroïden.

De camera’s die het dichtst bij de botsing waren (genaamd Luke en Leia) bevonden zich aan boord van de LICIACube, een kubus die aan boord van DART de ruimte in werd gevlogen en vervolgens een paar weken voor de botsing werd losgemaakt. LICIACube had twee camera’s aan boord. Afgelopen oktober heeft de Italiaanse ruimtevaartorganisatie, die de LICIACube-missie beheerde, verschillende vroege beelden vrijgegeven, waaronder een vergezicht van de botsing, close-ups kort daarna en geanimeerde beelden van de plotselinge helderheid na de botsing waardoor materiaal de ruimte in spatte.

Het Atlas-project en een van de telescopen van het Las Cumbres Observatory legden beelden vast van het Didymus/Dimorphos-systeem terwijl het vanuit het perspectief van de aarde rustig langs achtergrondsterren bewoog (waarbij het meeste licht weerkaatste door de veel grotere Didymos). Op het moment van de inslag werd het object merkbaar helderder, waarbij het puin geleidelijk naar een kant van de asteroïde bewoog.

Waarom is het bestuderen van puin belangrijk? Asteroïden zijn overblijfselen uit de tijd dat ons zonnestelsel werd gemaakt, dus ze kunnen astronomen iets vertellen over de vroege geschiedenis van onze hoek van het universum. Maar de oppervlakken van asteroïden in de buurt van de aarde worden gestoten door kleine meteorieten en de zonnewind terwijl ze door het zonnestelsel bewegen. Dit veroorzaakt erosie, of “ruimteverwering”, dus als we naar het oppervlak van een asteroïde kijken, weten we niet noodzakelijkerwijs hoe het is ontstaan. Verwacht werd dat de DART-inslag ongerept materiaal onder de veranderende korst van Dimorphos zou uitwerpen, waardoor astronomen een beter beeld krijgen van het verleden van de asteroïde.

In afbeeldingen van de Hubble-ruimtetelescoop verscheen het puinmateriaal als stralen die zich uitstrekten van de kern van het systeem en in de loop van de acht uur daarna in omvang en aantal toenamen. Een ander Hubble-beeld toonde de voortdurende evolutie van puin dat ver genoeg van de asteroïden was weggeduwd om vrij te zijn van hun zwaartekracht en sindsdien door zonlicht van de asteroïden (die nog steeds rond de zon bewegen) werd weggeduwd. Hieruit bleek een opvallende spleet in de “staart” gevormd door dit wrak. De Webb-telescoop bracht ook de botsing in beeld en toonde duidelijke pluimen van materiaal dat uit de asteroïde werd uitgespuugd.

Nu wegen ook wetenschappers gewapend met VLT-gegevens mee. De auteurs van het artikel Astronomy and Astrophysics volgden hoe de puinwolk zich in de loop van de tijd ontwikkelde Spectral Explorer met meerdere eenheden (MUSE), een telescoop uitgerust met een laserondersteund adaptief optisch systeem voor het creëren van kunstmatige sterren aan de nachtelijke hemel. Dit helpt bij het corrigeren van atmosferische turbulentie voor scherpere beelden.

Het team ontdekte dat de puinwolk vóór de inslag blauwer was dan de asteroïde, wat aangeeft dat deze uit zeer fijne deeltjes bestond. Maar na de botsing ontstonden er klonten, spiralen en een lange staart. De spiralen en staart zijn waarschijnlijk gemaakt van grotere deeltjes omdat ze nu veel roder zijn dan de oorspronkelijke puinwolk. Hoewel het een gok was, hoopte het team dat MUSE hen ook zou helpen bij het detecteren van chemische handtekeningen van zuurstof of water dat met name uit het ijs komt. Maar ze kwamen leeg terug.

“Asteroïden zullen naar verwachting geen grote hoeveelheden ijs bevatten, dus het zou een echte verrassing zijn om enig spoor van water te ontdekken.” zei co-auteur Cyrielle Opitom van de Universiteit van Edinburgh. Wat betreft het vinden van geen sporen van brandstof: “we wisten dat ze verreikend waren, aangezien de hoeveelheid gas die in de tanks zou achterblijven van het aandrijfsysteem niet enorm zou zijn. Bovendien zou een deel ervan mogelijk te ver zijn gereisd om worden gedetecteerd met MUSE op het moment dat we begonnen met kijken.”

De auteurs van het Astrophysical Journal Letters-artikel concentreerden zich op het bestuderen van hoe het DART-effect het oppervlak van de asteroïde verandert, met behulp van een spectrofotometer (FORS2)-instrument dat is ontworpen om het polarisatieniveau van verstrooid zonlicht te meten, dat wil zeggen wanneer lichtgolven oscilleren in een voorkeursrichting in plaats van dan willekeurig.

“Wanneer we objecten in ons zonnestelsel observeren, kijken we naar zonlicht dat wordt verstrooid door hun oppervlak of door hun atmosfeer, die gedeeltelijk gepolariseerd wordt,” zei co-auteur Stefano Bagnolo, astronoom aan het Armagh Observatory and Planetarium in het Verenigd Koninkrijk. Door te volgen hoe de polarisatie verandert met de oriëntatie van de asteroïde ten opzichte van ons en de zon, wordt de oppervlaktestructuur en samenstelling zichtbaar.“

Bagnolo et al. ontdekte dat de polarisatieniveaus abrupt daalden na de impact, terwijl de algehele helderheid toenam. De auteurs suggereren dat dit een bewijs kan zijn dat de inslag ervoor zorgde dat er meer zuiver materiaal vrijkwam uit het binnenste van de asteroïde, omdat dit materiaal niet zou zijn blootgesteld aan de zonnewind en straling. Als alternatief kan de inslag grote oppervlaktedeeltjes hebben verbrijzeld en kleinere fragmenten in de puinwolk hebben gespoten, omdat kleinere fragmenten het licht efficiënter zouden reflecteren, maar het licht niet zo sterk zouden polariseren.

DOI: astronomie en astrofysica, 2023. 10.1051 / 0004-6361 / 202345960 (over DOI’s).

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