Teleskopy ESO obserwowały skutki uderzenia sondy DART w planetoidę

26 września 2022 roku nastąpiło zderzenie bezzałogowej sondy kosmicznej Double Asteroid Redirection Test (DART) z planetoidą Dimorphos. Kolizja była celowo zaplanowana przez NASA w ramach testowania zdolności naszej cywilizacji do obrony przed potencjalnym zagrożeniem ze strony planetoid. Plan zakłada, że gdyby groźna planetoida leciała w kierunku Ziemi, to być może udałoby się zmienić jej orbitę na tyle, żeby minęła naszą planetę, a nie uderzyła w nią wywołując katastrofalne skutki. Jednym z możliwych rozwiązań jest uderzenie kinetyczne w planetoidę. I właśnie taki test przeprowadzono, zderzając sondę DART z jedną z planetoid. Efekty testu są obiecujące.

Jako cel wybrano planetoidę podwójną, a zdarzenie nastąpiło, gdy ta przelatywała 11 milionów kilometrów od Ziemi, aby można było obserwować efekty eksperymentu przez teleskopy naziemne. Wybór planetoidy podwójnej był podyktowany tym, iż można wtedy łatwiej sprawdzić, jak zmienił się okres obiegu mniejszego składnika wokół większego i na tej podstawie wysnuć wnioski o skuteczności metody.

Najnowsze dwie prace skupiają się jednak na innym aspekcie kolizji. W jednej z nich grupa badawcza, którą kierowała Cyrielle Opitom z University of Edinburgh, przez miesiąc śledziła ewolucję powstałego obłoku materii. Użyto do tego instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na teleskopie VLT należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Okazało się, że wyrzucony obłok był bardziej niebieski niż sama planetoida przed impaktem. Sugeruje to, że chmura materii może składać się z bardzo małych cząstek.

Przez kolejne godziny i dni po uderzeniu rozwinęły się też inne struktury, takie jak zgęszczenia, spirale i długi warkocz odpychany przez promieniowanie Słońca. Tutaj z kolei spirale i warkocz okazały się bardziej czerwone niż obłok na początku, można więc wnioskować, że były zbudowane z większych cząstek.

Zbadano też skład chemiczny gazów. Poszukiwano tlenu i wody, które mogłyby pochodzić z lodu odsłoniętego po uderzeniu. Nie znaleziono jednak ich oznak. Nie było to jednak zaskoczeniem, bowiem planetoidy raczej nie zawierają znaczących ilości lodu. Nie wykryto również śladów gazów pędnych sondy DART, co również jest zgodne z przewidywaniami, gdyż ilość gazu pozostałego w zbiornikach systemu napędowego była niewielka.

Drugim zespołem naukowców kierował Stefano Bagnulo Armagh Observatory and Planetarium w Wielkiej Brytanii. Badano, w jaki sposób uderzenie sondy DART wpłynęło na powierzchnię planetoidy. Naukowcy obserwowali polaryzację światła przy pomocy instrumentu FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2 (FORS 2) na teleskopie VLT. Okazało się, że stopień polaryzacji gwałtownie spadł po uderzeniu, a wzrosła jasność całkowita systemu.

Gdy światło słoneczne jest rozproszone przez powierzchnię planetoidy, ulega częściowej polaryzacji, czyli fale świetlne oscylują bardziej wzdłuż jakiegoś kierunku, zamiast losowo. Śledzenie, jak zmienia się polaryzacja przy zmianach orientacji planetoidy względem nas i Słońca, pozwala na badanie struktury i powierzchni obiektu.

Jedno wyjaśnienie dla obserwowanych skutków impaktu wskazuje na odsłonięcie bardziej pierwotnego materiału z wnętrza obiektu, który być może jest jaśniejszy i mniej spolaryzowany, ponieważ nie był wcześniej wystawiony na działanie wiatru słonecznego i promieniowania.

Alternatywna hipoteza mówi, że uderzenie zniszczyło cząstki na powierzchni, wyrzucając znacznie mniejsze do obłoku. W pewnych warunkach mniejsze fragmenty bardziej efektywnie odbijają światło, ale gorzej je polaryzują.

Wyniki badań przedstawiono w artykułach, które ukazały się w "Astronomy & Astrophysics" oraz "Astrophysical Journal Letters". W grupach badawczych byli naukowcy z Wielkiej Brytanii, USA, Hiszpanii, Finlandii, Szwecji i Włoch.

Teleskop VLT należy pośrednio do Polski, która jest krajem członkowskim Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO).