Der Einschlag des DART-Asteroiden verursachte 10.000

Sep 09, 2023

John Timmer - Jul 20, 2023 9:37 pm UTC

Die DART-Mission (Double Asteroid Redirect Test) der NASA war aus Sicht der Planetenverteidigung ein Erfolg, da sie die Umlaufbahn eines Asteroiden erfolgreich veränderte. Aber die Mission hatte einen wissenschaftlichen Aspekt, und wir durchsuchen immer noch die Trümmer der Kollision, um herauszufinden, was der Einschlag uns über den Asteroiden verrät. Das ist aufgrund der Entfernung zum Asteroiden und der geringen Lichtmenge, die von den Trümmern reflektiert wird, schwierig.

Heute wurde ein Artikel von einem Team veröffentlicht, das Bilder der Folgen mit dem Hubble-Weltraumteleskop analysierte. Sie haben Dutzende Felsbrocken entdeckt, die zusammen ursprünglich 0,1 Prozent der Masse von Dimorphos, dem Ziel von DART, ausgemacht hätten. Und obwohl sie sich alle sehr langsam vom Ort der Kollision entfernen, sollten einige von ihnen in der Lage sein, der Schwerkraft des Doppelasteroidensystems zu entkommen.

Die von DART unmittelbar vor seinem Untergang aufgenommenen Bilder deuten darauf hin, dass Dimorphos ein Trümmerhaufen war, eine Mischung aus Felsbrocken, kleinen Steinen und Staub, die durch die gegenseitige Anziehungskraft kaum zusammengehalten wurden. Was passiert also, wenn ein relativ festes Objekt wie das DART-Raumschiff mit hoher Geschwindigkeit auf einen Asteroiden einschlägt?

Eine Zeit lang lautete die Antwort: „Viel Staub.“ Frühe Bilder zeigen, wie viel Material aus dem Asteroiden ausströmt, sich im Weltraum ausbreitet und einen langen „Schweif“ bildet, der durch den Strahlungsdruck der Sonne weggetrieben wird. Aber mit der Zeit lösten sich die Trümmer so weit auf, dass Hubble ein klares Bild von allen größeren Objekten machen konnte, die vom Staub verdeckt worden waren – oder besser gesagt, eine Reihe klarer Bilder.

Die Herausforderung dabei besteht darin, dass diese größeren Objekte immer noch recht klein wären und nur sehr wenig Sonnenlicht reflektieren würden. Infolgedessen erscheinen sie im Allgemeinen als kleine Lichtpunkte und sind nicht von kosmischer Strahlung zu unterscheiden, die auf den Detektor trifft, oder von Hintergrundsternen, die sich während der Bildgebung durch Hubbles Sichtfeld bewegten.

Daher mussten die Hubble-Bilder langbelichtet sein, um genügend Licht einzufangen, und die Forscher kombinierten mehrere Aufnahmen, die Hubble an verschiedenen Punkten seiner Umlaufbahn um die Erde gemacht hatte (wofür sie das Bild neu ausrichten mussten, damit sie alle den entsprechenden Bereich zeigten). gleichen Winkel). Licht, das nur in einem oder einigen wenigen Bildern zu sehen war, wurde verworfen, um einen Teil des Rauschens zu beseitigen.

Nachdem die Aufnahmen kombiniert worden waren, konnten die Forscher etwa 40 Objekte identifizieren, die sich mit dem Didymos/Dimorphos-System bewegten, sich aber davon unterschieden. Auf den Einzelbildern sind davon nur die hellsten zu sehen.

Basierend auf der Menge an Licht, die sie reflektieren, schätzen die Forscher, dass die Felsbrocken, die sie sehen, einen Durchmesser von etwa 4 bis 7 Metern haben. Dies basiert auf dem durchschnittlichen Reflexionsvermögen der Mutter-Asteroiden; Offensichtlich werden alle dunkleren oder helleren Felsbrocken diese Schätzungen verfälschen. Die Forscher verwenden auch eine Einzeldichteschätzung basierend auf den intakten Asteroiden, um die wahrscheinlichen Massen der Felsbrocken zu ermitteln. Insgesamt tragen sie schätzungsweise etwa 0,1 Prozent der Masse von Dimorphos vor der Kollision.

Anhand ihrer Entfernung vom Aufprallort ließen sich ihre Geschwindigkeiten abschätzen. Und sie sind alle sehr langsam. Selbst die schnellsten Felsbrocken bewegen sich mit weniger als einem Meter pro Sekunde, was bedeutet, dass sie etwa vier Stunden brauchen, um einen Kilometer von der Einschlagstelle entfernt zurückzulegen. Und die langsameren erreichen nur einen Bruchteil dieser Geschwindigkeit.

Aber angesichts der unglaublich schwachen Schwerkraft des Doppel-Asteroidensystems, aus dem sie stammen, können die schnelleren Objekte der Anziehungskraft entkommen. Tatsächlich kann die Felsbrockenpopulation grob in zwei Hälften geteilt werden, wobei die schnellere Hälfte die Fluchtgeschwindigkeit erreicht hat.

Die Kombination aus Masse und Geschwindigkeit ermöglichte es den Autoren, die gesamte kinetische Energie abzuschätzen, die diese Gesteine ​​bei der Kollision abtransportierten. Verglichen mit der von DART gelieferten Energie ist sie mit etwa 0,003 Prozent der von DART gelieferten Energie recht gering.

Da es sich bei Dimorphos um einen Trümmerhaufen handelt, gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass es sich dabei um das Produkt von DART handelt, das beim Aufprall einen größeren Stein zertrümmert hat. Stattdessen wurde Dimorphos aus Felsen gebaut, die durch Kollisionen in der fernen Vergangenheit zertrümmert wurden; DART hat gerade einige von ihnen aus der Schwerkraft des Trümmerhaufens befreit. Basierend auf den Bildern von Dimorphos vor dem Einschlag schätzen die Forscher, dass die Felsbrocken zusammen etwa 2 Prozent der Oberfläche des Asteroiden eingenommen hätten. Das steht im Einklang damit, dass DART einen Krater mit einem Durchmesser von etwa 50 Metern gesprengt hat.

Der Krater könnte möglicherweise kleiner sein, wenn DART genug seismische Energie eingebracht hätte, um Material von anderen Stellen des Asteroiden herauszuschleudern. Da man jedoch davon ausgeht, dass die Trümmerhaufen sehr porös sind, ist es unwahrscheinlich, dass die seismische Energie sehr weit in ihr Inneres vordringt.

Auf jeden Fall werden wir ein klareres Bild der Dinge haben, wenn die HERA-Sonde der Europäischen Weltraumorganisation den Asteroiden für eine Folgestudie erreicht. Wir müssen uns nur gedulden, denn das wird voraussichtlich erst in den nächsten drei Jahren passieren.

The Astrophysical Journal Letters, 2023. DOI: 10.3847/2041-8213/ace1ec (Über DOIs).