Dimorphos vertoont onverwacht gedrag na de DART-inslag
Dimorphos blijft wetenschappers in verwarring brengen na de DART-impact van NASA, waardoor nieuwe vragen rijzen over het gedrag van asteroïden en mogelijke ruimte-interventies.
Na de succesvolle inslag van de DART-missie van de NASA op de asteroïde Dimorphos zijn wetenschappers met een reeks onverwachte uitkomsten geconfronteerd waarvan de laatste de onverwachte verlenging van de omlooptijd van de asteroïde rond zijn grotere partner Didymos is.
In September vorig jaar kwam de DART-missie (Doble Asteroid Redirection Test) opzettelijk in botsing met de asteroïde Dimorphos. De ruimtesonde, ter grootte van een koelkast, botste met een snelheid van 22.500 kilometer per uur op de 160 meter grote asteroïde. Het doel was zijn baan rond zijn grotere partner, Didymos, te veranderen. Het binaire paar bevindt zich op 11 miljoen kilometer van de Aarde en vormt geen bedreiging voor de Aarde, noch voor, noch na de inslag.
De missie was een doorslaand succes; de inslag veranderde de omlooptijd van Dimorphos rond Didymos tot meer dan een half uur, waardoor zijn positie met tientallen meters verschoof. Deze prestatie lag ver boven het doel van het DART-team van 72 seconden en markeerde het begin van een aantal onverwachte resultaten. Het experiment duidt op het potentieel van het gebruik van kinetische impactors om gevaarlijke asteroïde af te buigen, maar de talrijke vragen die voortkomen uit de DART-missie suggereren dat er nog veel meer is dat we eerst moeten begrijpen.
Tijdens de botsing met Dimorphos werd een sterk terugslageffect waargenomen. Dimorphos, waarvan wordt aangenomen dat het een asteroïde is die bestaat uit losjes met elkaar verbonden rotsen, kiezelstenen en stof, heeft bij een botsing een enorme hoeveelheid materiaal, bekend als ejecta, de ruimte in gestuurd. Andy Cheng, hoofd van het DART-onderzoeksteam legt dit als volgt uit “Het effect is vergelijkbaar met dat van een kleine raketmotor: je hebt een terugslag, een reactiekracht die ontstaat doordat al het materiaal wordt weggegooid. Deze reactie versterkte de kracht van de impact aanzienlijk. In feite was de duw bijna vier keer krachtiger dan wanneer de ruimtesonde in botsing was gekomen met een asteroïde zonder enige ejecta-productie, waardoor de afbuiging veel efficiënter was dan verwacht.
Het tweede onverwachte effect van het DART-experiment was de creatie van een “rotswolk” rond Dimorphos. Door de inslag werd ongeveer 2 miljoen kilogram stoffig gesteente de ruimte in geslingerd – genoeg om zes of zeven treinwagens te vullen. Met behulp van de Hubble Space Telescope hebben astronomen bijna veertig rotsblokken in de nabijheid van Dimorphos geïdentificeerd. Hoewel deze rotsblokken geen bedreiging vormen voor de Aarde suggereert hun aanwezigheid dat het afbuigen van een werkelijk gevaarlijke asteroïde zou kunnen resulteren in potentieel gevaarlijke rotsblokken die op weg zijn naar onze planeet.
De derde onverwachte bevinding werd onlangs gepubliceerd tijdens een bijeenkomst van de American Astronomical Society, geleid door onderzoekers van de Thacher School en de University of California in Berkeley. Met behulp van de 0,7 meter telescoop van de Thacher School in Ventura County, Californië, heeft het team de omlooptijd van Dimorphos 20 tot 30 dagen na de inslag gemeten. Ze ontdekten dat de omlooptijd van de asteroïde met ongeveer een minuut was verlengd, wat resulteerde in een rotatie van 34 minuten rond Didymos, vergeleken met de aanvankelijke verlenging van de omlooptijd van 33 minuten.
Dit was verrassend omdat verwacht werd dat de inslag de omlooptijd zou verkorten, wat impliceert dat Dimorphos sinds de dag van de inslag aan het vertragen is. De onderzoekers zijn verbijsterd door deze waarneming. In hun arXiv-voordruk schrijven ze:
We ontdekken dat geen enkel eerder gepresenteerd mechanisme voor dit systeem een dergelijke grote periodeverandering kan verklaren, en weerstand door impact-ejecta is een onwaarschijnlijke verklaring. Verdere waarnemingen van het (65803) Didymos-systeem zijn nodig om ons resultaat te bevestigen en om dit systeem na de impact verder te begrijpen.
Eén theorie suggereert dat de zich snel vormende en evoluerende enorme puinwolk, die zich ontwikkelt tot klonten, spiralen en anderen structuren, van invloed zou kunnen zijn op het traject van Dimorphos. De auteurs van het recente onderzoek zijn er echter niet van overtuigd dat dit fenomeen de oorzaak is van de verlengde omlooptijd.
Vóór de DART-missie onderging de omlooptijd van Dimorphos al langzame veranderingen. Toch kunnen de waargenomen verschillen volgens de onderzoekers niet worden verklaard door verschillende bekende mechanismen. Deze omvatten het binaire YORP-effect (een kracht van zonlicht die de rotatie van twee in een baan ronddraaiende objecten verandert), wederzijdse getijden (zwaartekrachtinvloeden tussen objecten), differentiële Yarkovsky-kracht (een duw als gevolg van absorptie van zonlicht en warmteafgifte), of het resultaat van het plotseling verlies van oppervlaktemassa.
Er zijn duidelijk verdere waarnemingen en inzichten van meer wetenschappers nodig op dit gebied. Een belangrijke bijdrage aan dit onderzoek zal komende van de aanstaande Hera-missie. De ESA zal in oktober 2024 de Hera-sonde lanceren die is bedoeld om het binaire systeem Didymos-Dimorphos nauwkeurig te bestuderen en dieper in te gaan op de resultaten van het DART-experiment. Inclusief die rare en onverwachte waarnemingen.
Artikel: New Post-DART Collision Period for the Didymos System: Evidence for Anomalous Orbital Decay (pdf)
Eerste publicatie: 18 september 2023
Bron: NASA/JPL
