Gdy statek kosmiczny NASA Double Asteroid Redirection Test (DART) zderzył się z księżycem asteroidy o nazwie Dimorphos w 2022 r., księżyc został znacząco zdeformowany — tworząc duży krater i zmieniając go tak dramatycznie, że księżyc wykoleił się ze swojego pierwotnego postępu ewolucyjnego — zgodnie z nowym badaniem. Naukowcy prowadzący badanie uważają, że Dimorphos może zacząć chaotycznie „koziołkować” w próbach powrotu do równowagi grawitacyjnej z macierzystą asteroidą o nazwie Didymos.
„W większości nasze pierwotne przewidywania sprzed zderzenia dotyczące tego, jak DART zmieni sposób poruszania się Didymosa i jego księżyca w przestrzeni, były poprawne” — powiedział Derek Richardson, profesor astronomii na University of Maryland i kierownik grupy roboczej ds. badań DART. „Ale są pewne nieoczekiwane odkrycia, które pomagają uzyskać lepszy obraz tego, jak asteroidy i inne małe ciała powstają i ewoluują w czasie”.
Praca opublikowana w czasopiśmie Planetary Science Journal 23 sierpnia 2024 r. przez zespół pod kierownictwem Richardsona szczegółowo opisuje istotne obserwacje przeprowadzone po uderzeniu i opisuje możliwe implikacje dla przyszłych badań nad asteroidami.
Jednym z największych zaskoczeń było to, jak bardzo zderzenie z DART zmieniło kształt Dimorphosa. Według Richardsona, księżyc asteroidy był pierwotnie spłaszczony (kształtem przypominał hamburgera), ale stał się bardziej wydłużony (rozciągnięty jak piłka nożna) po tym, jak statek kosmiczny DART zderzył się z nim.
„Spodziewaliśmy się, że Dimorphos będzie wydłużony przed uderzeniem, po prostu dlatego, że generalnie wierzyliśmy, że w ten sposób centralne ciało księżyca stopniowo gromadzi materiał, który został odrzucony z głównego ciała, takiego jak Didymos. Naturalnie będzie miało tendencję do tworzenia wydłużonego ciała, które zawsze będzie wskazywało swoją długą oś w stronę głównego ciała” — wyjaśnił Richardson. „Ale ten wynik przeczy tej idei i wskazuje, że działa tu coś bardziej złożonego. Co więcej, zmiana kształtu Dimorphosa wywołana uderzeniem prawdopodobnie zmieniła sposób, w jaki oddziałuje on z Didymosem”.
Richardson zauważył, że chociaż DART uderzył tylko w księżyc, księżyc i główne ciało są połączone grawitacyjnie. Odłamki rozrzucone przez statek kosmiczny podczas uderzenia również odegrały rolę w zaburzonej równowadze między księżycem a jego asteroidą, skracając orbitę Dimorphos wokół Didymos. Co ciekawe, kształt Didymos pozostał taki sam — odkrycie to wskazuje, że ciało większej asteroidy jest wystarczająco twarde i sztywne, aby zachować swój kształt nawet po utracie masy i utworzeniu księżyca.
Według Richardsona zmiany w Dimorphos mają istotne implikacje dla przyszłych działań eksploracyjnych, w tym dla kolejnej misji Europejskiej Agencji Kosmicznej do systemu Didymos, zaplanowanej na październik 2024 r.
„Pierwotnie Dimorphos był prawdopodobnie w bardzo rozluźnionym stanie i miał jedną stronę skierowaną w stronę głównego ciała, Didymosa, tak jak Księżyc Ziemi zawsze ma jedną stronę skierowaną w stronę naszej planety” – wyjaśnił Richardson. „Teraz jest wytrącony z równowagi, co oznacza, że może się chwiać w przód i w tył w swojej orientacji. Dimorphos może również „koziołkować”, co oznacza, że mogliśmy spowodować, że obracał się chaotycznie i nieprzewidywalnie”.
Zespół czeka teraz na odpowiedź na pytanie, kiedy wyrzucone szczątki opuszczą układ, czy Dimorphos nadal koziołkuje w przestrzeni i kiedy ostatecznie odzyska poprzednią stabilność.
„Jednym z naszych największych pytań jest teraz to, czy Dimorphos jest wystarczająco stabilny, aby statki kosmiczne mogły wylądować i zainstalować na nim więcej sprzętu badawczego” – powiedział. „Może minąć sto lat, zanim zaobserwujemy zauważalne zmiany w systemie, ale od uderzenia minęło zaledwie kilka lat. Dowiedzenie się, ile czasu zajmuje Dimorphosowi odzyskanie stabilności, mówi nam ważne rzeczy o jego wewnętrznej strukturze, co z kolei wpływa na przyszłe próby odchylenia niebezpiecznych asteroid”.
Richardson i jego zespół mają nadzieję, że Hera dostarczy więcej informacji o wpływie DART. Pod koniec 2026 r. Hera dotrze do podwójnego układu asteroid zawierającego Dimorphos i Didymos, aby po raz pierwszy ocenić wewnętrzne właściwości obu asteroid, zapewniając bardziej szczegółową analizę misji DART i jej implikacji na przyszłość.
„DART dał nam wgląd w skomplikowaną fizykę grawitacji, której nie można przeprowadzić w laboratorium, a wszystkie te badania pomagają nam skalibrować nasze wysiłki w celu obrony Ziemi w przypadku rzeczywistego zagrożenia” — powiedział Richardson. „Istnieje niezerowa szansa, że asteroida lub kometa zbliży się i zagrozi planecie. Teraz mamy dodatkową linię obrony przed tego rodzaju zagrożeniami zewnętrznymi”.