Efter NASA:s historiska dubbelasteroidomdirigeringstest har en JPL-ledd studie visat att formen på asteroiden Dimorphos har förändrats och dess omloppsbana har krympt.
När NASA:s DART (Double Asteroid Redirection Test) medvetet krossade en 560 fot bred (170 meter bred) asteroid den 26 september 2022, gjorde den sina spår på mer än ett sätt. Demonstrationen visade att en kinetisk impactor skulle kunna avleda en farlig asteroid om man någonsin skulle vara på kollisionskurs med jorden.
Nu, en ny studie publicerad i Planetary Science Journal visar nedslaget förändrade inte bara asteroidens rörelse utan också dess form.
DARTs mål, asteroiden Dimorphos, kretsar kring en större jordnära asteroid som heter Didymos. Före nedslaget hade Dimorphos en ungefär symmetrisk "oblate sfäroid" form - som en klämd boll som är bredare än den är lång. Med en väldefinierad, cirkulär bana på ett avstånd av cirka 3 900 fot (1 189 meter) från Didymos tog Dimorphos 11 timmar och 55 minuter att slutföra en slinga runt Didymos.
"När DART fick genomslag blev det väldigt intressant", säger Shantanu Naidu, en navigeringsingenjör vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien, som ledde studien.
"Dimorphos bana är inte längre cirkulär:dess omloppsperiod" - tiden det tar att fullborda en enda bana - "är nu 33 minuter och 15 sekunder kortare. Och hela asteroidens form har förändrats, från ett relativt symmetriskt objekt till en 'triaxiell ellipsoid'—något mer som en avlång vattenmelon."
Naidus team använde tre datakällor i sina datormodeller för att härleda vad som hade hänt med asteroiden efter nedslaget. Den första källan var ombord på DART:Rymdfarkosten tog bilder när den närmade sig asteroiden och skickade dem tillbaka till jorden via NASA:s Deep Space Network (DSN). Dessa bilder gav närbildsmätningar av gapet mellan Didymos och Dimorphos samtidigt som de mätte dimensionerna på båda asteroiderna strax före nedslaget.
Den andra datakällan var DSN:s Goldstone Solar System Radar, belägen nära Barstow, Kalifornien, som studsade radiovågor från båda asteroiderna för att exakt mäta Dimorphos position och hastighet i förhållande till Didymos efter nedslaget. Radarobservationer hjälpte snabbt NASA att dra slutsatsen att DART:s effekt på asteroiden vida översteg minimiförväntningarna.
Den tredje och viktigaste källan till data är markteleskop runt om i världen som mätte båda asteroidernas "ljuskurva", eller hur solljuset som reflekterades från asteroidernas ytor förändrades över tiden. Genom att jämföra ljuskurvorna före och efter nedslaget kunde forskarna lära sig hur DART förändrade Dimorphos rörelse.
När Dimorphos kretsar, passerar den periodvis framför och sedan bakom Didymos. I dessa så kallade "ömsesidiga händelser" kan en asteroid kasta en skugga på den andra eller blockera vår sikt från jorden. I båda fallen kommer en temporär dämpning – ett dopp i ljuskurvan – att registreras av teleskop.
"Vi använde tidpunkten för denna exakta serie av ljuskurvdippar för att härleda omloppsbanans form, och eftersom våra modeller var så känsliga kunde vi också ta reda på formen på asteroiden", säger Steve Chesley, en senior forskare. vid JPL och studiemedförfattare. Teamet fann att Dimorphos bana nu är något långsträckt eller excentrisk.
"Före nedslaget," fortsatte Chesley, "händelserna inträffade regelbundet och visade en cirkulär omloppsbana. Efter nedslaget fanns det mycket små tidsskillnader, vilket visade att något var skevt. Vi förväntade oss aldrig att få den här typen av noggrannhet."
Modellerna är så exakta att de till och med visar att Dimorphos gungar fram och tillbaka när den kretsar runt Didymos, sa Naidu.
Teamets modeller beräknade också hur Dimorphos omloppsperiod utvecklades. Omedelbart efter nedslaget minskade DART det genomsnittliga avståndet mellan de två asteroiderna, vilket förkortade Dimorphos omloppstid med 32 minuter och 42 sekunder till 11 timmar, 22 minuter och 37 sekunder.
Under de följande veckorna fortsatte asteroidens omloppsperiod att förkortas när Dimorphos förlorade mer stenigt material till rymden, och slutligen satte sig vid 11 timmar, 22 minuter och 3 sekunder per omloppsbana – 33 minuter och 15 sekunder kortare tid än före nedslaget. Denna beräkning är korrekt till inom 1 ½ sekund, sa Naidu. Dimorphos har nu ett genomsnittligt omloppsavstånd från Didymos på cirka 3 780 fot (1 152 meter) – cirka 120 fot (37 meter) närmare än före nedslaget.
"Resultaten av denna studie överensstämmer med andra som håller på att publiceras", säger Tom Statler, ledande forskare för solsystemets små kroppar vid NASA:s högkvarter i Washington. "Att se separata grupper analysera data och självständigt komma till samma slutsatser är ett kännetecken för ett gediget vetenskapligt resultat. DART visar oss inte bara vägen till en asteroidavböjningsteknologi; det avslöjar en ny grundläggande förståelse av vad asteroider är och hur de beter sig."
Dessa resultat och observationer av skräpet som lämnats efter sammanstötningen indikerar att Dimorphos är ett löst packat "skräphög"-objekt, liknande asteroiden Bennu. ESA:s (Europeiska rymdorganisationen) Hera-uppdrag, som planeras att lanseras i oktober 2024, kommer att resa till asteroidparet för att utföra en detaljerad undersökning och bekräfta hur DART omformade Dimorphos.
Mer information: Shantanu P. Naidu et al, Orbital and Physical Characterization of Asteroid Dimorphos Following the DART Impact, The Planetary Science Journal (2024). DOI:10.3847/PSJ/ad26e7
Journalinformation: The Planetary Science Journal
Tillhandahålls av NASA
