Форма орбиты астероида изменилась после столкновения с DART

После исторического испытания НАСА по двойной переориентации астероидов исследование под руководством Лаборатории реактивного движения показало, что форма астероида Деморфос изменилась, а его орбита сократилась.

Когда 26 сентября 2022 года тест НАСА DART (испытание двойного перенаправления астероидов) намеренно столкнулся с астероидом шириной 560 футов (170 метров), это оставило свой след во многих отношениях. Демонстрация показала, что кинетический ударник может отклонить опасный астероид, если он будет на пути к столкновению с Землей.

Теперь новое исследование, опубликованное в Планетарный научный журнал Похоже, что удар изменил не только движение астероида, но и его форму.

Цель DART, астероид Деморфос, вращается вокруг более крупного околоземного астероида под названием Дидимос. До столкновения Диморфос имел примерно симметричную форму «сплюснутого сфероида» — как сжатую сферу, ширина которой превышала высоту. Обладая четко определенной круговой орбитой на расстоянии около 3900 футов (1189 м) от Дидимоса, Деморфосу потребовалось 11 часов 55 минут, чтобы совершить один оборот вокруг Дидимоса.

«Когда появился DART, все стало очень интересно», — сказал Шантану Найду, инженер-навигатор из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, который руководил исследованием.

«Орбита Диморфоса больше не является круглой: период его обращения» — время, необходимое для совершения одного оборота — «теперь короче на 33 минуты и 15 секунд. Форма астероида полностью изменилась: от относительно симметричного тела до относительно симметричное тело». «Трёхосный эллипсоид» — что-то вроде продолговатого арбуза.

Отчет о вреде Диморфоса

Команда Найду использовала три источника данных в своих компьютерных моделях, чтобы сделать вывод о том, что произошло с астероидом после удара. Первый источник находился на борту космического корабля DART. Фотографии сделаны Когда он приблизился к астероиду и вернул его на Землю через сеть дальнего космоса НАСА (DSN). Эти изображения позволили точно измерить расстояние между Дидимом и Деморфосом, а также измерить размеры обоих астероидов непосредственно перед столкновением.

Вторым источником данных является радар Солнечной системы Голдстоуна DSN, расположенный недалеко от Барстоу, Калифорния, который отражал радиоволны от обоих астероидов, чтобы точно измерить положение и скорость Диморфоса относительно Дидима после столкновения. Радиолокационные наблюдения быстро помогли НАСА прийти к выводу, что воздействие DART на астероид значительно превзошло минимальные ожидания.

Третий и наиболее важный источник данных — это наземные телескопы по всему миру, которые измеряли «кривую блеска» астероидов или то, как солнечный свет, отражающийся от поверхностей астероидов, менялся с течением времени. Сравнивая кривые блеска до и после столкновения, исследователи смогли узнать, как DART изменил движение Диморфоса.

По мере вращения Деморфоса он периодически проходит перед Дидимом, а затем позади него. В этих так называемых «взаимных событиях» один астероид может отбрасывать тень на другой или блокировать наш обзор с Земли. В обоих случаях телескопами будет зафиксировано временное затемнение – уменьшение кривой блеска.

«Мы использовали время этой точной серии провалов кривой блеска, чтобы сделать вывод о форме орбиты, а поскольку наши модели были очень чувствительными, мы также смогли определить форму астероида», — сказал старший научный сотрудник Стив. Чесли. в JPL и соавтор исследования. Команда обнаружила, что орбита Диморфоса теперь слегка вытянута или эксцентрична.

Чесли продолжил: «До столкновения время событий происходило регулярно, что указывало на круговую орбиту. После столкновения были очень небольшие изменения во времени, указывающие на то, что что-то было не так. Мы никогда не ожидали получить такую ​​точность».

Найду сказал, что модели настолько точны, что показывают, как Деморфос раскачивается взад и вперед, вращаясь вокруг Дидима.

Орбитальная эволюция

Модели команды также рассчитали, как будет развиваться орбитальный период диморфов. Сразу после столкновения DART сократил среднее расстояние между двумя астероидами, сократив орбитальный период Деморфоса с 32 минут и 42 секунд до 11 часов 22 минут и 37 секунд.

В течение следующих недель орбитальный период астероида продолжал сокращаться, поскольку Диморфос выбрасывал в космос все больше каменистого материала, наконец установившись на уровне 11 часов, 22 минут и 3 секунд на орбиту, что на 33 минуты и 15 секунд короче, чем до удара. Найду сказал, что точность этого расчета составляет полторы секунды. Среднее орбитальное расстояние Деморфоса от Дидимоса теперь составляет около 3780 футов (1152 метра), что примерно на 120 футов (37 метров) ближе, чем было до столкновения.

«Результаты этого исследования согласуются с другими исследованиями, которые публикуются», — сказал Том Стэтлер, главный научный сотрудник по малым объектам Солнечной системы в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Видеть, как отдельные группы анализируют данные и независимо приходят к одним и тем же выводам, является признаком сильного научного результата. DART не только показывает нам путь к технологии отклонения астероидов, он открывает фундаментально новое понимание того, что такое астероиды и как они себя ведут».

Эти результаты и наблюдения за обломками, оставшимися после удара, позволяют предположить, что Диморфос представляет собой рыхлую «кучу обломков», похожую на астероид Бенну. Миссия ЕКА «Гера», старт которой запланирован на октябрь 2024 года, отправится к паре астероидов, чтобы провести детальное исследование и подтвердить, как DART изменил форму диморфов.