Удар DART по астероїду створив 10 000-кілометрове поле уламків з валунів

Місія NASA Double Asteroid Redirect Test (DART) була успішною з точки зору планетарного захисту, оскільки вона успішно змінила орбіту астероїда. Але місія мала і науковий елемент, і ми все ще досліджуємо уламки від зіткнення, щоб визначити, що саме це зіткнення може розповісти нам про астероїд. Це непросто через відстань до астероїда і малу кількість світла, яке відбивається від уламків.

Нещодавно було опубліковано статтю команди, яка проаналізувала знімки наслідків зіткнення за допомогою космічного телескопа “Хаббл”. Вони помітили десятки валунів, які в сукупності становили б 0,1 відсотка маси Диморфоса, цілі DART. І хоча всі вони дуже повільно віддаляються від місця зіткнення, деякі з них зможуть уникнути гравітації подвійної астероїдної системи.

Збивання каменів

Знімки, зроблені DART безпосередньо перед його руйнуванням, свідчать про те, що Диморфос був купою уламків, сумішшю валунів, дрібних каменів і пилу, які ледве трималися разом завдяки їхньому взаємному гравітаційному притяганню. Що ж відбувається, коли відносно твердий об’єкт, такий як космічний апарат DART, на великій швидкості врізається в астероїд?

Деякий час відповідь була “багато пилу”. На ранніх знімках видно, як з астероїда висипається багато матеріалу, який розлітається в просторі і утворює довгий “хвіст”, що відганяється радіаційним тиском Сонця. Але з часом уламки розчистилися настільки, що “Хаббл” зміг отримати чітке зображення більших об’єктів, які були приховані пилом – точніше, кілька чітких знімків.

Проблема полягає в тому, що ці більші об’єкти все ще були досить малими і відбивали дуже мало сонячного світла. Як наслідок, вони зазвичай виглядають як маленькі світлі точки і не відрізняються від космічних променів, що потрапляють на детектор, або фонових зірок, які рухаються в полі зору “Хаббла” під час зйомки.

Тому зображення “Хаббла” мали бути довгоекспонованими, щоб захопити достатньо світла, і дослідники поєднали кілька експозицій, зроблених “Хабблом” у різних точках його орбіти навколо Землі (що вимагало переорієнтувати зображення так, щоб усі вони показували еквівалентну ділянку під однаковим кутом). Світло, яке з’явилося лише на одному або кількох зображеннях, було відкинуто, що дозволило позбутися частини шуму.

Після того, як експозиції були об’єднані, дослідники змогли ідентифікувати приблизно 40 об’єктів, які рухалися разом із системою Дідімос/Діморфос, але відрізнялися від неї. На окремих зображеннях видно лише найяскравіші з них.

Маленькі та повільні

Виходячи з кількості світла, яке вони відбивають, дослідники припускають, що валуни, які вони бачать, мають розмір від 4 до 7 метрів у поперечнику. Це базується на середній відбивній здатності батьківських астероїдів; очевидно, що будь-які темніші або яскравіші валуни будуть змінювати ці оцінки. Дослідники також використовують оцінку однорідної щільності на основі неушкоджених астероїдів, щоб з’ясувати ймовірну масу валунів. За оцінками, в сукупності вони несуть близько 0,1 відсотка маси Диморфоса до зіткнення.

Виходячи з їхньої відстані від місця зіткнення, можна було оцінити їхні швидкості. І всі вони дуже повільні. Навіть найшвидші валуни рухаються зі швидкістю менше метра в секунду, що означає, що їм потрібно приблизно чотири години, щоб подолати кілометр від місця зіткнення.

Але, враховуючи неймовірно слабку гравітацію подвійної астероїдної системи, з якої вони походять, більш швидкісні об’єкти зможуть уникнути гравітаційного притягання. Фактично, масу валунів можна умовно розділити навпіл, причому швидша половина досягла швидкості відриву від гравітації.

Поєднання маси і швидкості дозволило авторам оцінити загальну кінетичну енергію, яку ці камені винесли від зіткнення. Порівняно з енергією, яку передав DART, вона досить мала – близько 0,003 відсотка від енергії, яку доніс DART.

Оскільки Диморфос – це купа уламків, немає жодних підстав вважати, що вони утворилися в результаті зіткнення з більшим камінням, яке розбилося від удару DART. Натомість, Диморфос був побудований з каменів, які були попередньо розбиті зіткненнями в далекому минулому; DART просто звільнив деякі з них від гравітації купи уламків. На основі зображень Диморфоса до зіткнення дослідники підрахували, що валуни в сукупності займали близько 2 відсотків поверхні астероїда. Це узгоджується з тим, що DART вибив кратер розміром близько 50 метрів в поперечнику.

Потенційно кратер міг би бути меншим, якби DART виділив достатньо сейсмічної енергії, щоб вибити матеріал з інших частин астероїда. Але, враховуючи, що купи уламків, як очікується, будуть дуже пористими, малоймовірно, що сейсмічна енергія проникне дуже далеко в його надра.

У будь-якому випадку, ми матимемо більш чітку картину, коли зонд Європейського космічного агентства HERA досягне астероїда для подальшого дослідження. Нам залишається лише набратися терпіння, оскільки це станеться не раніше, ніж через три роки.