Asteroïde Dinkinesh bracht zijn eigen maan voort

De kleine maan, de eerste contact-binaire satelliet die in een baan om een asteroïde draait, stamt af van zijn “moeder-ruimtesteen”.

Wetenschappers hebben mogelijk over de geschiedenis van de kleine contact-dubbelmaan geleerd die in een baan rond asteroïde 152830 Dinkinesh draait. Dit was de eerste kosmische stop voor de Lucy ruimtesonde van de NASA. Mogelijk is dat maantje van zijn grotere moeder-asteroïde afgesplitst toen Dinkinesh na het absorberen en weer uitzenden van zonlicht door de ruimte werd geslingerd.

De Lucy-missie, gelanceerd in 2021, is op weg om de Trojaanse asteroïden te verkennen die de baan van Jupiter delen – maar om ze te bereiken moet Lucy door de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter reizen. Het positieve is echter dat dit Lucy de kans heeft gegeven om zijn bekwaamheid te testen op een kleine wereld in de asteroïdengordel voordat de Trojanen worden bereikt. Deze asteroïden bevinden zich in de L4- en L5-Lagrange-punten van Jupiter.

Op 1 november 2023 vloog Lucy binnen 430 kilometer van Dinkinesh. Dat klinkt misschien niet als een opmerkelijke afstand totdat je bedenkt dat Dinkinesh slechts 720 meter groot is. Toch kon het autonome afstandsbepaling- en volgsysteem van de ruimtesonde Dinkinesh volgen, waardoor de Lucy Long-Range Reconnaissance Imager (L’LORRI) de asteroïde in beeld kon brengen.

Wat de ruimtesonde ontdekte was een verrassing: Dinkinesh is niet alleen!

L’LORRI ontdekte dat de natuurlijke satelliet op een afstand van 3,1 kilometer om Dinkinesh draait en daar 52,7 uur voor nodig heeft. Dat een asteroïde een maan heeft is niet zo verrassend. Astronomen ontdekken dat ongeveer 15% van de kleine asteroïden inderdaad metgezellen heeft.. zo ook Dimorphos, de kleine maan die in een baan om de asteroïde Didymos draait en in 2022 deel uitmaakte van de DART-missie van de NASA. Wat echter bijzonder interessant is aan Dinkinesh is dat zijn kleine naam, Selam genaamd, zelf een contact-dubbele is: twee objecten die als één aan elkaar zijn geplakt.

Nogmaals, contactdubbelen zijn op zich niet zo zeldzaam; de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko bijvoorbeeld, die tussen 2014 en 2016 twee jaar lang werd bezocht door de Rosetta-missie van de ESA, is een contact-dubbele. Arrakoth, het Kuipergordelobject waar New Horizons op nieuwjaarsdag 2019 langs scheerde, is ook een contact-dubbele.

Selam is echter de eerste contact-dubbele asteroïde maan.

Meer specifiek lijkt Selam te bestaan uit twee objecten, of lobben, die elkaar van begin tot eind raken. Ze hebben dezelfde afmetingen: de ene lob is ongeveer 210 meter breed en de andere is 230 meter breed. Selam draait in een gebonden rotatie om Dinkinesh wat betekent dat altijd één lob permanent het dichtst bij de grotere asteroïde blijft. Frustrerend genoeg is het contactpunt tussen de twee lobben in de beelden van L’LORRI in de schaduw verborgen.

Natuurlijk probeerden astronomen te achterhalen hoe Selam zich op deze manier had gevormd. Volgens een team onder leiding van de hoofdonderzoeker van de missie, Hal Levison van het South-west Research Institute in Boulder, Colorado, zijn de aanwijzingen te vinden op he toppervlak van Dinkinesh.

De grotere asteroïde onderscheidt zich door een grote trog die er in de lengterichting omheen loopt en door een equatoriale band die bovenop die trog ligt en zich rond zijn rotatie-as wikkelt. Het team van Levison beweert dat deze kenmerken het resultaat zijn van een enorme structurele ramp die plaatsvond toen de rotatie van de asteroïde werd versneld door een fenomeen dat het YORP-effect wordt genoemd.

Het YORP-effect, een afkorting van Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack, naar de wetenschappers die het voor het eerst hebben gemodelleerd, beschrijft hoe een bescheiden klein object als Dinkinesh kan worden rondgedraaid door de effecten van het absorberen en vervolgens weer uitstralen van zonlicht. Het momentum van zonnefotonen die het oppervlak raken en vervolgens de thermische fotonen die door het oppervlak worden uitgezonden terwijl het oppervlak opwarmt in het zonlicht, creëren kleine hoeveelheden stuwkracht die rond een asteroïde kunnen duwen die kleiner is dan ongeveer 5 kilometer. In termen van Dinkinesh leidde het YORP-effect tot een toename van de rotatie van de asteroïde – momenteel eens in de 3,7 uur.

Maar dat was nog niet alles.

Wetenschappers hebben nu ontdekt dat de resulterende middelpuntvliedende kracht op Dinkinesh er vervolgens voor zorgde dat er materiaal van het oppervlak van de ronddraaiende en losjes bij elkaar gehouden asteroïde opsteeg. Dat materiaal nestelde zich vervolgens in een ring van puin rond de evenaar van de asteroïde. Structureel gedestabiliseerd verscheen er letterlijk een scheur op he toppervlak van Dinkinesh – de grote trog die we vandaag de dag zien.

Een deel van het materiaal dat van Dinkinesh werd weggeslingerd viel terug op de asteroïde en vormde de equatoriale bergkam, terwijl de rest samensmolt en de twee satellieten vormde. Dit is trouwens het mechanisme dat vermoedelijk ook verantwoordelijk is voor Dimorphos, de maan van Didymos.

Dimorphos is echter slechts een enkele satelliet – dus om een contact-dubbele zoals Selam te maken moet er meer aan de hand zijn.

Levison is geïntrigeerd door het feit dat de twee lobben vrijwel even groot zijn en vraagt zich af of dit ons iets vertelt over het proces van satellietvorming. Hoe dan ook, toen de twee helften van Selam zich eenmaal hadden gevormd, moeten ze steeds dichter bij elkaar zijn gekomen, met een meer lage relatieve snelheid, totdat ze dichtbij genoeg waren om elkaar te kussen. Van daaruit kon de zwaartekracht ze bij elkaar houden.

Het lijkt erop dat de natuur een uiterst delicate operatie heeft uitgevoerd bij het creëren van Selam.

Als deze lobben elkaar met een hogere relatieve snelheid hadden geraakt, zouden ze óf tegen elkaar zijn geperst tot slechts één enkele lob, óf, waarschijnlijker, elkaar uit elkaar hebben geslagen. In plaats daarvan kregen ze een band en zitten ze nu letterlijk aan elkaar vast.

De analyse van de Lucy-waarnemingen van Dinkinesh en Selam is gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Eerste publicatie: 29 mei 2024
Bron: space.com & anderen