DART laat zien dat asteroïde Dimorphos kurkdroog is

Spectroscopische waarnemingen door de Very Large Telescope vonden geen spoor van water op de asteroïde. Zes maanden nadat de NASA met hoge snelheid een ruimtesonde tegen een asteroïde knalde beginnen wetenschappers een duidelijker beeld te krijgen over het doelwit van de missie.

Bij zorgvuldig onderzoek van de brokstukken van de inslag van NASA’s DART-missie op Dimorphos zijn geen aanwijzingen gevonden voor waterijs op de asteroïde, noch resten van brandstof van de ruimtesonde, zo blijkt uit nieuwe resultaten van de ESO.

De gegevens van het MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer)-instrument op de Very Large Telescope van de ESO in Chili wijzen echter wel op verschillen in de grootte van de deeltjes in het puin en laten zien hoe de polarisatie van het licht van de asteroïde is veranderd. Deze beide kunnen details onthullen over de aard van de ejecta die door de inslag werd opgegraven en waarvan de terugslag Dimorphos de grootste duw gaf.

DART, de Double Asteroid Redirection Test, was een missie om een asteroïde, de 177 meter grote Dimorphos, een duwtje in de rug te geven in zijn baan om zijn binaire metgezel, de 850 meter grote Didymos. Om aan te tonen dat het mogelijk is om potentieel aardbedreigende asteroïden uit hun huidige baan te halen, botste DART op 26 september 2022 op Didymos waardoor de omlooptijd van de asteroïde met 33 minuten veranderde.

Asteroïden zijn meestal rotsachtig en worden vaak losjes bij elkaar gehouden door de zwaartekracht, maar de aanwezigheid van waterijs op sommige asteroïden blijft een punt van discussie. In 2009 bleek de asteroïde 24 Themis waterijs op zijn oppervlak te hebben. Dit werd gevonden bij waarnemingen door de Infrared Telescope Facility van de NASA in Hawaï. Al blijft het onzeker hoe het ijs daar terecht is gekomen. Eén theorie suggereert dat er onder het oppervlak van sommige asteroïden een laag ijs ligt, die misschien verder van de Zon is gevormd voordat ze naar binnen zijn gemigreerd. Er wordt zelfs verondersteld dat asteroïden het water van de Aarde naar onze planeet hebben gebracht.

“Voor de inslag wisten we niet wat we konden verwachten,” zei Cyrielle Opitom van de universiteit van Edinburgh en hoofdauteur van het artikel.

Opitom leidde een team dat met MUSE op zoek ging naar water op Dimorphos. Zij hebben het Didymos-Dimorphos-systeem 11 keer waargenomen, van vlak voor de inslag tot ongeveer een maand erna. MUSE kan licht van de dubbelasteroïde opsplitsen in een spectrum, of regenboog, van kleuren, om te zoeken naar emissie op specifieke golflengtes die overeenkomen met specifieke moleculen. Het team van Opitom zocht in de ejecta met name naar watermoleculen en naar zuurstof die afkomstig zou kunnen zijn van het afbreken van watermoleculen door de inslag. Er werden echter geen aanwijzingen gevonden voor water. Dimorphos lijkt in ieder geval een droge asteroïde te zijn.

In de ejecta zijn ook geen sporen gevonden van de hydrazine die zich aan boord van DART bevond noch van de xenon van de ionenmotor. Gezien de geringe hoeveelheden is dit overigens geen verrassing.

Met de waarnemingen van MUSE kon echter wel de evolutie van de ejectawolk (puin) van de inslag worden gevolgd en met name de grootteverdeling van de stofdeeltjes in de ejectawolk en later in de staart van de asteroïde.

Toen DART op Dimorphos insloeg kwam er naar schatting 900.000 kilogram stof vrij in de ruimte. De VLT-MUSE-waarnemingen toonden snel bewegende ejecta die van de inslaglocatie wegraasden. Na een paar uur duwde de druk van het zonlicht op het stof, in combinatie met de zwaartekracht van buurman Didymos, waardoor de kegelvormige ejectawolk verdraaide. Later, in de weken daarna, groeide er een stofstaart.

De waarnemingen van de VLT komen goed overeen met die van de Hubble ruimtetelescoop die in maart werden vrijgegeven.

“Uit de Hubble-waarnemingen bleek dat rond het moment dat de staart verscheen de deeltjes een grootte hadden tussen 1 – 10 micrometer,”  aldus Opitom. “Omdat de waarnemingen een lagere spectrale resolutie en gevoeligheid hebben dan de Hubble-waarnemingen zagen we de staart op dat moment niet. We ontdekten hem pas later, toen hij werd gedomineerd door iets grotere deeltjes.”

Dit komt volgens Opitom overeen met de kleur van de ejecta zoals gedetecteerd door VLT en MUSE, waarbij licht dat van kleinere stofdeeltjes wordt verstrooid blauwer lijkt en licht dat van grotere stofdeeltjes wordt verstrooid roder is.

“De staart lijkt in onze gegevens roder dan de ejecta, die iets blauwer was dan de staart,” aldus Opitom. De oorspronkelijke ejectawolk bevatte dus iets kleinere stofdeeltjes dan het langzamere achtergebleven stof in de lange staart.

DART is er niet alleen in geslaagd om een asteroïde te duwen – het gaf astronomen de kans om real time te zien hoe een asteroïde door een ander object wordt geraakt. Astronomen hebben eerder bewijzen gevonden van asteroïden die een staart hebben gekregen, de zogenaamde actieve asteroïden, en tenminste enkele daarvan kunnen het resultaat zijn van inslagen.

“DART was en unieke kans, omdat we precies het tijdstip van de inslag, de massa en de eigenschappen van de inslagveroorzaker wisten,” zei Opitom. “We hebben ongelooflijke beelden van het oppervlak en ook de nasleep van de inslag is met verschillende instrumenten waargenomen. Door al deze informatie te combineren kunnen we een gedetailleerd beeld opbouwen van wat er is gebeurd en het zal ons enorm helpen om waarnemingen van inslagen op andere asteroïden te interpreteren.”

Het onderzoek is op 21 maart 2023 gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics.

Eerste publicatie: 25 maart 2023
Bron: space.com