Imagens aproximadas da queda do asteróide DART revelam detritos complexos

Em 2022, o Teste de Redirecionamento Duplo de Asteroides (DART) da NASA colidiu com o asteroide Demorphos em um teste bem-sucedido de tecnologia de defesa planetária. Este sucesso foi medido pela mudança significativa na órbita de Dimorphos em torno do asteróide maior Didymos. Desde então, diferentes observatórios analisaram os dados para tentar descobrir o que os detritos do impacto nos dizem sobre a estrutura do asteróide.

Todas essas observações ocorreram a grandes distâncias do impacto. Mas o DART carregou um pequeno CubeSat chamado LICIACube durante o voo e o lançou em uma trajetória posterior algumas semanas antes do impacto. Demorou algum tempo para devolver todas as imagens do LICIACube à Terra e analisá-las, mas os resultados já foram divulgados e oferecem dicas sobre a formação e a história do Dimorphos, juntamente com a razão pela qual o impacto teve um impacto tão grande na sua órbita.

Rastreamento de detritos

O LICIACube tinha geradores de imagens de campo estreito e amplo (chamados LEIA e LUKE por alguns nomes cuidadosamente escolhidos). Ele rastreou o DART através da zona de impacto por cerca de três minutos e tirou imagens começando cerca de um minuto antes do impacto e continuando por mais de cinco minutos depois.

Estes mostraram que o impacto criou um complexo campo de detritos. Em vez de um simples cone de matéria, havia fios e aglomerados de projéteis, todos se movendo em velocidades diferentes. Um artigo, publicado hoje na Nature, tenta classificar muitos deles. Assim, por exemplo, ele identifica um único fluxo de material ejetado que aparece nas primeiras imagens após o impacto e pode ser rastreado até a imagem parar. Neste ponto, estendia-se por mais de oito quilómetros do local do impacto. Isso significa que a velocidade é de cerca de 50 metros por segundo.

Separadamente, havia uma massa de material que ficou visível durante cerca de um minuto e meio e que se movia a uma velocidade de cerca de 75 metros por segundo; O segundo grupo moveu-se a cerca de metade dessa taxa.

O material em movimento mais rápido que conseguiram rastrear foi ejetado a uma velocidade de 500 metros por segundo, ou cerca de 1.800 quilômetros por hora (1.100 mph). Isto ajuda a determinar o valor do LICIACube, uma vez que as melhores observações que temos à distância foram feitas pelo Hubble, e só detectou objetos que se movem a metade dessa velocidade.

Curiosamente, o material ejetado inicialmente parece vermelho, mas gradualmente fica azul com o tempo. Os pesquisadores sugerem que isso pode significar que a superfície do asteroide ficou avermelhada devido à exposição à radiação, e que o primeiro material que emergiu da colisão veio da superfície. Mais tarde, à medida que mais material chegava de dentro, a vermelhidão diminuía.

No final do ano passado, um artigo separado focou nas dimensões do cone de detritos. Usando esses elementos, trabalhamos de trás para frente para avaliar onde esse cone atingia a superfície do dimorfos. Com base nisso, os pesquisadores participantes estimaram que o material vinha de uma cratera com aproximadamente 65 metros de diâmetro.

Interior fraco

Manter o controle de todos os detritos complexos é importante em parte porque desempenhou um papel na eficácia do DART. Sabemos exatamente quanto impulso a espaçonave DART carregou durante a colisão e podemos comparar isso com estimativas da quantidade necessária para alterar a órbita de Dimorphos. Com base nas estimativas da magnitude da mudança orbital, bem como na massa inicial dos dimorfos, fica muito claro que o momento do DART não pode explicar toda a mudança. Portanto, uma quantidade significativa de troca de momento ocorreu quando os detritos da colisão levaram o momento para longe de Dimorphos.

Um artigo adicional pega dados do LICIACube sobre matéria ejetada e os utiliza para tentar estimar as propriedades internas dos dimorfos. Um modelo de física de impacto foi usado para testar uma variedade de composições internas de asteroides que variam com base em sua densidade, na quantidade de rocha sólida versus material solto e outras propriedades. Os melhores resultados vieram de um corpo poroso e de densidade relativamente baixa, que não tinha muitas rochas grandes perto de sua superfície.

Dada esta estrutura, os investigadores concluíram que o DART provavelmente causou uma perturbação global na sua estrutura alvo.

A estrutura fraca e fragmentada de Dimorphos se parece muito com a que vimos em nossas visitas aos chamados “asteróides de pilha de escombros”, como Bennu e Ryugu. O que é surpreendente é que sua estrutura é muito mais fraca do que seu vizinho maior, Didymos. No entanto, isto é consistente com os modelos que explicam como os dimorfos se formam. Esta teoria postula que Didymos liberou material, alguns dos quais permaneceram presos pela gravidade e acabaram em órbita.

Uma forma de isso acontecer é através do impacto, mas espera-se que seja poderoso o suficiente para liberar uma ampla gama de materiais do Didymos. Mas a alternativa é que o aquecimento solar poderia aumentar a rotação do Didymos até que não tenha gravidade suficiente para reter toda a sua matéria. Neste caso, o material mais leve provavelmente seria eliminado primeiro da superfície, talvez devido ao volume relativamente pequeno de material nos dimorfos.

A boa notícia é que dentro de alguns anos devemos ter uma visão melhor do sistema pós-crash. No final de 2024, a Agência Espacial Europeia planeia lançar uma sonda chamada Hera que entrará em órbita em torno do sistema Didymos/Demorphos e fornecerá dados detalhados sobre os efeitos da colisão.

Jornal de Ciência Planetária, 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (Sobre IDs digitais).

Natureza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06998-2

Astronomia Natural, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02200-3