December 2018 närgången av de stora, jordnära asteroiden 2003 SD220 har gett astronomer en enastående möjlighet att få detaljerade radarbilder av objektets yta och form och att förbättra förståelsen av dess omloppsbana.

Asteroiden kommer att flyga säkert förbi jorden på lördag, 22 december, på ett avstånd av cirka 1,8 miljoner miles (2,9 miljoner kilometer). Detta kommer att vara asteroidens närmaste inflygning på mer än 400 år och den närmaste fram till 2070, när asteroiden säkert kommer att närma sig jorden något närmare.

Radarbilderna avslöjar en asteroid med en längd på minst en mil (1,6 kilometer) och en form som liknar den för den exponerade delen av en flodhäst som vadar i en flod. De erhölls 15-17 december genom att koordinera observationerna med NASA:s 230 fot (70 meter) antenn vid Goldstone Deep Space Communications Complex i Kalifornien, National Science Foundations 330 fot (100 meter) Green Bank Telescope i West Virginia och Arecibo Observatorys 1, 000 fot (305 meter) antenn i Puerto Rico.

Green Bank Telescope var mottagaren för de kraftfulla mikrovågssignalerna som sändes av antingen Goldstone eller den NASA-finansierade Arecibo planetradar i vad som är känt som en "bistatisk radarkonfiguration". Att använda ett teleskop för att sända och ett annat för att ta emot kan ge betydligt fler detaljer än ett teleskop, och det är en ovärderlig teknik för att få radarbilder av närliggande, långsamt roterande asteroider som denna.

"Radarbilderna uppnår en aldrig tidigare skådad detaljnivå och är jämförbara med de som erhålls från en rymdfarkost som flyger förbi, " sa Lance Benner från Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, och vetenskapsmannen som leder observationerna från Goldstone. "Det mest iögonfallande ytdraget är en framträdande ås som verkar svepa halvvägs runt asteroiden nära ena änden. Åsen sträcker sig cirka 100 meter över den omgivande terrängen. Många små ljusa fläckar är synliga i data och kan vara reflektioner från stenblock. Bilderna visar också ett kluster av mörka, cirkulära särdrag nära den högra kanten som kan vara kratrar."

Bilderna bekräftar vad som sågs i tidigare "ljuskurvmätningar" av solljus som reflekterats från asteroiden och från tidigare radarbilder av Arecibo:2003 SD220 har en extremt långsam rotationsperiod på ungefär 12 dagar. Den har också vad som verkar vara en komplex rotation som är lite analog med en dåligt kastad fotboll. Känd som "icke-huvudaxel"-rotation, det är ovanligt bland jordnära asteroider, de flesta snurrar runt sin kortaste axel.

Med upplösningar så fina som 12 fot (3,7 meter) per pixel, detaljen på dessa bilder är 20 gånger finare än den som erhölls under asteroidens tidigare närgång till jorden för tre år sedan, som låg på större avstånd. De nya radardata kommer att ge viktiga begränsningar för täthetsfördelningen av asteroidens inre – information som är tillgänglig om väldigt få jordnära asteroider.

"Det här året, med vår kunskap om 2003 SD220:s långsamma rotation, vi kunde planera ut en stor sekvens av radarbilder med hjälp av landets största radioteleskop med en skål, sa Patrick Taylor, senior forskare vid Universities Space Research Association (USRA) vid Lunar and Planetary Institute (LPI) i Houston.

"De nya detaljerna vi har avslöjat, ända ner till 2003 SD220:s geologi, kommer att låta oss rekonstruera dess form och rotationstillstånd, som man gjorde med Bennu, mål för OSIRIS-REx-uppdraget, sa Edgard Rivera-Valentín, USRA-forskare vid LPI. "Detaljerad formrekonstruktion låter oss bättre förstå hur dessa små kroppar bildades och utvecklades över tiden."

Patrick Taylor ledde de bistatiska radarobservationerna med Green Bank Observatory, hem för Green Bank Telescope, världens största fullt styrbara radioteleskop. Rivera-Valentín kommer att leda formrekonstruktionen av 2003 SD220 och leda observationerna från Arecibo Observatory.

Asteroid 2003 SD220 upptäcktes den 29 september, 2003, av astronomer vid Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS) i Flagstaff, Arizona – ett tidigt Near-Earth Object (NEO) undersökningsprojekt som stöds av NASA och som inte längre är i drift. Den klassificeras som en "potentiellt farlig asteroid" på grund av dess storlek och närhet till jordens omloppsbana. Dock, dessa radarmätningar ytterligare förfinar förståelsen av 2003 SD220:s omloppsbana, bekräftar att det inte utgör ett framtida hot mot jorden.