Удар астероида DART создал 10 000

Sep 09, 2023

Джон Тиммер - 20 июля 2023 г., 21:37 UTC

Миссия НАСА по двойному перенаправлению астероидов (DART) оказалась успешной с точки зрения планетарной защиты, поскольку она успешно изменила орбиту астероида. Но в миссии был научный элемент, и мы все еще разбираемся в обломках столкновения, чтобы определить, что этот удар расскажет нам об астероиде. Это сложно из-за расстояния до астероида и небольшого количества света, отражающегося от обломков.

Сегодня была опубликована статья группы, которая анализировала изображения последствий с помощью космического телескопа Хаббл. Они заметили десятки валунов, которые в совокупности изначально составляли 0,1 процента массы Диморфоса, цели DART. И хотя все они очень медленно удаляются от места столкновения, некоторые из них должны суметь избежать гравитации двойной системы астероидов.

Снимки, сделанные DART непосредственно перед его гибелью, позволяют предположить, что Диморфос представлял собой груду обломков, смесь валунов, мелких камней и пыли, едва удерживаемых вместе взаимным гравитационным притяжением. Так что же происходит, когда относительно твердый объект, такой как космический корабль DART, на высокой скорости врезается в астероид?

Некоторое время ответом было «много пыли». Ранние изображения показывают, как много материала выливается из астероида, распространяется в космосе и образует длинный «хвост», отгоняемый радиационным давлением Солнца. Но со временем обломки прояснились настолько, что Хаббл смог получить четкое изображение любых более крупных объектов, скрытых пылью, — или, скорее, ряд четких изображений.

Проблема в том, что эти более крупные объекты все равно будут довольно маленькими и очень мало отражают солнечный свет. В результате они обычно выглядели как маленькие точки света и были неотличимы от космических лучей, попадающих в детектор, или от фоновых звезд, которые перемещались в поле зрения Хаббла во время съемки.

Таким образом, изображения Хаббла должны были иметь длительную выдержку, чтобы уловить достаточно света, и исследователи объединили несколько экспозиций, сделанных Хабблом в разных точках его орбиты вокруг Земли (что потребовало от них переориентировать изображение так, чтобы все они показывали эквивалентную область от тот же ракурс). Свет, который появлялся только на одном или нескольких изображениях, был исключен, чтобы избавиться от части шума.

После объединения снимков исследователи смогли идентифицировать около 40 объектов, которые двигались вместе с системой Didymos/Dimorphos, но отличались от нее. На отдельных изображениях видны только самые яркие из них.

Основываясь на количестве света, который они отражают, исследователи подсчитали, что валуны, которые они видят, имеют диаметр 4–7 метров. Это основано на средней отражательной способности родительских астероидов; очевидно, что любые более темные или более яркие валуны исказят эти оценки. Исследователи также используют оценку одинарной плотности, основанную на неповрежденных астероидах, чтобы определить вероятную массу валунов. По оценкам, в совокупности они несут около 0,1 процента массы Диморфоса до столкновения.

По расстоянию от места падения можно было оценить их скорость. И они все очень медленные. Даже самые быстрые валуны движутся со скоростью менее метра в секунду, что означает, что расстояние в километр от места удара занимает примерно четыре часа. А более медленные — лишь часть этой скорости.

Но, учитывая невероятно слабую гравитацию двойной системы астероидов, из которой они прибыли, объекты с более высокой скоростью смогут избежать гравитационного притяжения. Фактически, популяцию валунов можно примерно разделить пополам, причем более быстрая половина достигла скорости убегания.

Комбинация массы и скорости позволила авторам оценить полную кинетическую энергию, уносимую этими породами при столкновении. По сравнению с энергией, доставляемой DART, она довольно мала — около 0,003 процента энергии, доставляемой DART.

Поскольку Диморфос представляет собой груду обломков, нет никаких оснований думать, что это результат того, что DART разбил более крупный камень при ударе. Вместо этого Диморфос был построен из камней, которые были предварительно разрушены столкновениями в далеком прошлом; ДАРТ только что освободил нескольких из них из-под гравитации груды обломков. Основываясь на изображениях Диморфоса до столкновения, исследователи подсчитали, что валуны в совокупности занимали около 2 процентов поверхности астероида. Это соответствует тому, что DART образовал кратер диаметром около 50 метров.