Hubble ziet rotsblokken van Dimorphos wegdrijven

Eigenzinnige asteroïden vormen een reëel botsingsgevaar voor de Aarde. Wetenschappers schatten dat een asteroïde van enkele kilometers in doorsnee 65 miljoen jaar geleden op de Aarde insloeg en de dinosaurussen, naast andere levensvormen, uitroeide in een massale uitsterving. In tegenstelling tot de dinosaurussen kan de mensheid dit lot vermijden als we beginnen te oefenen hoe we een naar de Aarde naderende asteroïde uit koers kunnen brengen.

Dit is lastiger dan hoe het is afgebeeld in sciencefictionfilms zoals Deep Impact. Planeetwetenschappers moeten eerst weten hoe asteroïden werden samengesteld. Zijn het rondvliegende puinhopen van los opeengestapelde rotsen of iets substantieels? Deze informatie zou helpen bij het ontwikkelen van strategieën om een dreigende asteroïde met succes af te buigen.

Als eerste stap deed NASA een experiment om op een asteroïde te botsen om te zien hoe deze wordt verstoord. De inslag van de DART-ruimtesonde (Double Asteroid Redirection Test) op asteroïde Dimorphos wond plaats op 26 september 2022. Astronomen die de Hubble ruimtetelescoop gebruiken blijven de nasleep van de kosmische botsing volgen.

Een verrassing is de ontdekking van enkele tientallen rotsblokken die na de ineenstorting van de asteroïde zijn getild. Op Hubble-foto’s zien ze eruit als een zwerm bijen die zich heel langzaam van de asteroïde verwijderd. Dit zou kunnen betekenen dat het inslaan op een asteroïde die de Aarde nadert, kan resulteren in een cluster van dreigende rotsblokken die onze kant op komen.

Het Populaire rocknummer uit 1954 “Shake, Rattle and Roll” zou de themamuziek kunnen zijn voor de nieuwste ontdekking van de Hubble Space Telescope over wat er gebeurt met de asteroïde Dimorphos in de nasleep van de DART-missie. DART had op 26 september 2022 opzettelijk een inslag op Dimorphos waardoor zijn baan rond de grotere asteroïde Didymos enigszins veranderde.

Astronomen die de buitengewone gevoeligheid van Hubble gebruikten hebben nu een zwerm rotsblokken gevonden die mogelijk van de asteroïde zijn afgeschud toen NASA opzettelijk het 500 kg zware DART-inslagvaartuig met een snelheid van ongeveer 22.500 kilometer per uur op Dimorphos insloeg.

De 37 vrij rondvliegende rotsblokken variëren, gebaseerd op Hubble-fotometrie, in grootte van 90 centimeter tot ongeveer 6,5 meter. Ze drijven met een snelheid van iets meer dan 1 kilometer per uur weg van de asteroïde. Dat is ongeveer de loopsnelheid van een reuzenschildpad. De totale massa van deze gedetecteerde rotsblokken is ongeveer 0,1% van de massa van Dimorphos.

Volgens David Jewitt van de universiteit van Californië en een planeetwetenschapper die de Hubble heeft gebruikt om veranderingen bij de asteroïde tijdens en na de inslag te volgen is dit een spectaculaire waarneming die veel beter is dan was verwacht. Astronomen zien een wolk van rotsblokken die massa en energie wegvoeren van het inslagdoel. De aantallen, afmetingen en vormen van de rotsblokken komen overeen met het feit dat ze door de inslag van het oppervlak van Dimorphos zijn geslagen.

Het vertelt astronomen voor het eerst wat er gebeurt als je een asteroïde raakt en materiaal tot de grootste afmetingen ziet uitkomen. De rotsblokken zijn enkele van de zwakste dingen die ooit in ons zonnestelsel zijn vastgelegd.

Volgens Jewitt opent dit een nieuwe dimensie voor het bestuderen van de nasleep van het DART-experiment met behulp van de aankomende Hera-ruimtesonde van de ESA die eind 2026 bij de binaire asteroïde zal arriveren. Hera zal een gedetailleerd post-inslagonderzoek uitvoeren van Dimorphos.

Als Hera arriveert zal de wolk van rotsblokken zich nog steeds verspreiden. Het is als een heel langzaam uitdijende zwerm bijen die zich uiteindelijk langs de baan van het binaire paar rond de Zon zal verspreiden.

De rotsblokken zijn hoogstwaarschijnlijk geen verbrijzelde stukjes van de kleine asteroïde die door de inslag zijn veroorzaakt. Ze lagen al verspreid over het oppervlak van de asteroïde, zoals te zien is op de laatste close-upfoto die de DART ruimtesonde slechts 2 seconden voor de botsing maakte, toen het nog maar 15 kilometer boven het oppervlak was. Hera zal uiteindelijk de ware grootte van de krater bepalen.

Jewitt schat dat de inslag 2% van de rotsblokken op het oppervlak van de asteroïde heeft afgeschud. Hij zegt dat de rotswaarnemingen door Hubble ook een schatting geven van de grootte van de DART-inslagkrater. De rotsblokken zouden kunnen zijn losgekomen vanuit een cirkel van ongeveer 50 meter doorsnede op het oppervlak van Dimorphos.

Dimorphos is mogelijk lang geleden ontstaan uit materiaal dat door de grotere asteroïde Didymos in de ruimte is gestort. Het moederlichaam heeft mogelijk mogelijk te snel rondgedraaid of heeft mogelijk materiaal verloren door een vluchtige botsing met een ander object, naast andere scenario’s. Het uitgeworpen materiaal vormde een ring die door de zwaartekracht samenvloeide om Dimorphos te vormen. Dit zou het een rondvliegende hoop puin maken van rotsachtig materiaal dat losjes bij elkaar wordt gehouden door een relatief zwakke zwaartekracht. Daarom is het binnenste waarschijnlijk niet stabiel maar heeft het meer de structuur van een druiventros.

Het is niet duidelijk hoe de rotsblokken van het oppervlak van de asteroïde zijn getild. Ze zouden deel kunnen uitmaken van een uitwerppluim die werd gefotografeerd door Hubble en andere sterrenwachten. Of een seismische golf van de inslag kan door de asteroïde zijn gegaan – alsof je met een hamer op een bel slaat – en het puin van het oppervlak schudt.

“Als we de rotsblokken volgen in toekomstige Hubble-waarnemingen, hebben we mogelijk genoeg gegevens om de precieze trajecten van de rotsblokken vast te stellen. En dan zullen we zien in weke richtingen ze vanaf het oppervlak zijn gelanceerd, aldus Jewitt.

De bevindingen zijn gepubliceerd in de The Astrophysical Journal Letters.

Artikel: David Jewitt et al, The Dimorphos Boulder Swarm, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ace1ec

Eerste publicatie: 22 juli 2023
Bron: ESA/Hubble