Астероид Диморфос был захвачен миссией НАСА DART всего за две секунды до того, как космический корабль столкнулся с его поверхностью 26 сентября 2022 года. Наблюдения за астероидом до и после удара позволяют предположить, что это неплотно упакованный объект «куча обломков». Фото: НАСА/АПЛ Джонса Хопкинса.
После исторического испытания двойного перенаправления астероидов, проведенного НАСА, исследование под руководством Лаборатории реактивного движения показало, что форма астероида Диморфос изменилась, а его орбита сжалась.
Когда 26 сентября 2022 года программа НАСА DART (испытание двойного перенаправления астероидов) намеренно врезалась в астероид шириной 560 футов (170 метров), это оставило свой след во многих отношениях. Демонстрация показала, что кинетический ударник может отклонить опасный астероид, если он когда-либо окажется на пути к столкновению с Землей.
Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Planetary Science Journal, показывает, что удар изменил не только движение астероида, но и его форму.
Цель DART, астероид Диморфос, вращается вокруг более крупного околоземного астероида под названием Дидимос. До удара Диморфос имел примерно симметричную форму «сплюснутого сфероида» — как сплющенный шар, ширина которого превышала высоту. Обладая четко определенной круговой орбитой на расстоянии около 3900 футов (1189 метров) от Дидимоса, Диморфосу потребовалось 11 часов 55 минут, чтобы совершить один оборот вокруг Дидимоса.
«Когда DART оказал влияние, все стало очень интересно», — сказал Шантану Найду, инженер-навигатор из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, который руководил исследованием.
«Орбита Диморфоса больше не круглая: период его обращения» — время, необходимое для совершения одного оборота — «теперь на 33 минуты и 15 секунд короче. И вся форма астероида изменилась: от относительно симметричного объекта до «трехосный эллипсоид» — что-то больше похожее на продолговатый арбуз».
Отчет о повреждениях Диморфоса
Команда Найду использовала три источника данных в своих компьютерных моделях, чтобы сделать вывод о том, что случилось с астероидом после удара. Первый источник находился на борту DART: космический корабль сделал снимки при приближении к астероиду и отправил их обратно на Землю через сеть дальнего космоса НАСА (DSN). Эти изображения предоставили возможность крупным планом измерить расстояние между Дидимом и Диморфом, а также измерить размеры обоих астероидов непосредственно перед столкновением.
Вторым источником данных был 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.
На этой иллюстрации показано приблизительное изменение формы астероида Диморфос после столкновения с ним DART. До удара астероид (слева) имел форму сплющенного шара; после удара он принял более вытянутую форму, похожую на арбуз. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Третий и наиболее важный источник данных — это наземные телескопы по всему миру, которые измеряли «кривую блеска» обоих астероидов или то, как солнечный свет, отражающийся от поверхностей астероидов, менялся с течением времени. Сравнивая кривые блеска до и после удара, исследователи могли узнать, как DART изменил движение Диморфоса.
На своей орбите Диморфос 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 любом случае телескопы зафиксируют временное затемнение – провал кривой блеска.
«Мы использовали время этой точной серии провалов кривой блеска, чтобы определить форму орбиты, а поскольку наши модели были настолько чувствительными, мы также смогли определить форму астероида», — сказал Стив Чесли, старший научный сотрудник. в JPL и соавтор исследования. Команда обнаружила, что орбита Диморфоса теперь слегка вытянута или эксцентрична.
«До удара, — продолжил Чесли, — время событий происходило регулярно, показывая круговую орбиту. После удара были очень небольшие различия во времени, указывающие на то, что что-то было не так. Мы никогда не ожидали получить такую точность».
Модели настолько точны, что даже показывают, что Диморфос раскачивается вперед и назад, вращаясь вокруг Дидимоса, сказал Найду.
Орбитальная эволюция
Модели команды также рассчитали, как развивался орбитальный период Диморфоса. Сразу после столкновения DART сократил среднее расстояние между двумя астероидами, сократив орбитальный период Диморфоса с 32 минут 42 секунды до 11 часов 22 минут и 37 секунд.
В течение следующих недель орбитальный период астероида продолжал сокращаться, поскольку Диморфос терял в космос все больше каменистого материала, наконец установившись на уровне 11 часов, 22 минут и 3 секунд на орбиту — на 33 минуты и 15 секунд меньше времени, чем до удара. По словам Найду, точность этого расчета составляет полторы секунды. Среднее орбитальное расстояние Диморфоса от Дидимоса теперь составляет около 3780 футов (1152 метра) — примерно на 120 футов (37 метров) ближе, чем до столкновения.
«Результаты этого исследования согласуются с результатами других, которые публикуются», — сказал Том Стэтлер, ведущий научный сотрудник по малым телам Солнечной системы в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Видеть, как отдельные группы анализируют данные и независимо друг от друга приходят к одним и тем же выводам, является признаком серьезного научного результата. DART не только показывает нам путь к технологии отклонения астероидов; он открывает новое фундаментальное понимание того, что такое астероиды и как их использовать. они ведут себя».
Эти результаты и наблюдения за обломками, оставшимися после удара, показывают, что Диморфос представляет собой рыхло упакованный объект «кучу обломков», похожий на астероид Бенну. Миссия ЕКА (Европейского космического агентства) Гера, запуск которой запланирован на октябрь 2024 года, отправится к паре астероидов, чтобы провести детальное исследование и подтвердить, как DART изменил Диморфос.
