Materiale espulso dal DART

May 04, 2023

Natura volume 616, pagine 452–456 (2023) Citare questo articolo

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È stato proposto che alcuni asteroidi attivi si siano formati a seguito di eventi di impatto1. Poiché gli asteroidi attivi vengono generalmente scoperti per caso solo dopo che le loro code si sono completamente formate, il processo con cui i materiali espulsi dall'impatto si evolvono in una coda, per quanto ne sappiamo, non è stato osservato direttamente. La missione Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA2, oltre ad aver modificato con successo il periodo orbitale di Dimorphos3, ha dimostrato il processo di attivazione di un asteroide derivante da un impatto in condizioni precisamente note. Qui riportiamo le osservazioni dei materiali espulsi dall'impatto DART con il telescopio spaziale Hubble dal tempo di impatto T + 15 minuti a T + 18,5 giorni con risoluzioni spaziali di circa 2,1 km per pixel. Le nostre osservazioni rivelano la complessa evoluzione dei materiali espulsi, che sono prima dominati dall’interazione gravitazionale tra il sistema binario di Didymos e la polvere espulsa e successivamente dalla pressione della radiazione solare. I materiali espulsi a velocità più bassa si sono dispersi attraverso una coda sostenuta che aveva una morfologia coerente con le code di asteroidi precedentemente osservate che si ritiene siano state prodotte da un impatto4,5. L'evoluzione dei materiali espulsi dopo l'esperimento di impatto controllato di DART fornisce quindi un quadro per comprendere i meccanismi fondamentali che agiscono sugli asteroidi distrutti da un impatto naturale1,6.

Il telescopio spaziale Hubble (HST) ha osservato i materiali espulsi una volta ogni 1,6 ore durante le prime 8 ore dopo l'impatto DART (Tabella dati estesa 1) con la geometria di visualizzazione mostrata in Fig. 1. L'immagine raccolta a circa T + 0,4 h (Fig 2a) mostra espulsi diffusi con diverse strutture lineari e ammassi (concentrazione di materiali espulsi a velocità simili) che coprono quasi l'intero emisfero orientale di Didymos. Dopo circa T + 2 h, la nube di polvere iniziale e diffusa si era in gran parte dissipata ed è emersa una morfologia complessiva dei materiali espulsi a forma di cono con i bordi del cono cavo mostrati come due caratteristiche lineari (l7 e l8) a causa dell'effetto di profondità ottica. Il cono espulso mostrava molte caratteristiche morfologiche distinte (Fig. 2b-f), alcune delle quali sono visibili in diverse immagini tra T + 3 e T + 10 h e si estendono fino a quasi 500 km dall'asteroide. Queste caratteristiche si sono allontanate radialmente dall'asteroide a velocità costanti da pochi a circa 30 m s−1 come proiettato nel cielo (Tabella dati estesi 2). Il movimento di espansione radiale di queste caratteristiche suggerisce che questo materiale venga espulso direttamente dal sistema Didymos senza essere influenzato in modo apprezzabile dalla gravità del sistema o dalla pressione della radiazione solare. Sulla base degli angoli di posizione (angolo misurato da nord verso est) del cono e di un modello semplice (metodi), troviamo che il cono di eiezione osservato è coerente con un angolo di apertura tridimensionale di 125º ± 10º e una linea centrale con un angolo di posizione di 67º ± 8º che è quasi parallelo alla direzione in entrata della navicella DART. Il cono di eiezione osservato è più ampio di quello prodotto dagli esperimenti di craterizzazione da impatto verticale su mezzi granulari7,8, sebbene angoli di apertura più ampi potrebbero essere spiegati dalla curvatura della superficie del bersaglio9 e dall'angolo di attrito interno del bersaglio10 nonché dalla geometria del proiettile11.

In questa vista il nord del cielo è rivolto verso l'alto e l'est è a sinistra. I diametri equivalenti di Didymos (sferoide grande) e Dimorphos (sferoide piccolo) sono rispettivamente 761 me 151 m2. L'orbita di Dimorphos attorno a Didymos prima dell'impatto, rappresentata dal cerchio nero, ha un semiasse maggiore di 1,206 ± 0,035 km3 e un'eccentricità di <0,03 (rif. 29). Le dimensioni di Didymos e Dimorphos e la loro separazione nella figura sono in scala. L'intero sistema si trova all'interno di un pixel nelle immagini HST. Dimorphos orbita attorno a Didymos in senso orario con una velocità di circa 0,17 m s−1. Il polo positivo di Didymos (anche il polo orbitale del sistema) è rappresentato dalla linea blu, che punta vicino al polo celeste sud e a 51º fuori dal piano celeste dalla Terra. Il Sole ha un angolo di posizione di 118º, rappresentato dalla linea arancione e dal simbolo del cerchio puntinato. Il vettore della sonda DART è rappresentato dalla linea rossa, con frecce, che va da est a ovest con un angolo di posizione di 68º ed entro 1º dal piano del cielo.