Imágenes en primer plano del choque del asteroide DART revelan restos complejos

En 2022, la prueba de redirección de doble asteroide (DART) de la NASA chocó con el asteroide Demorphos en una prueba exitosa de tecnología de defensa planetaria. Este éxito se midió por el cambio significativo en la órbita de Dimorphos alrededor del asteroide más grande Didymos. Desde entonces, diferentes observatorios han analizado los datos para intentar reconstruir qué nos dicen los restos del impacto sobre la estructura del asteroide.

Todas estas observaciones ocurrieron a grandes distancias del impacto. Pero DART llevaba un pequeño CubeSat llamado LICIACube durante el vuelo y lo dejó caer en una trayectoria posterior unas semanas antes del impacto. Tomó algún tiempo devolver todas las imágenes de LICIACube a la Tierra y analizarlas, pero los resultados ya están disponibles y ofrecen pistas sobre la formación y la historia de Dimorphos, junto con por qué el impacto tuvo un impacto tan grande en su órbita.

Seguimiento de escombros

El LICIACube tenía generadores de imágenes de campo estrecho y amplio (llamados LEIA y LUKE por algunos nombres cuidadosamente elegidos). Siguió el DART a lo largo de la zona de impacto durante unos tres minutos y tomó imágenes comenzando aproximadamente un minuto antes del impacto y continuando durante más de cinco minutos después.

Estos mostraron que el impacto creó un complejo campo de escombros. En lugar de un simple cono de materia, había hilos y grupos de proyectiles, todos moviéndose a diferentes velocidades. Un artículo, publicado hoy en Nature, intenta clasificar muchos de ellos. Así, por ejemplo, identifica un único flujo de material expulsado que aparece en las primeras imágenes después del impacto y se puede seguir hasta que se detiene la imagen. En ese momento se había extendido más de ocho kilómetros desde el lugar del impacto. Esto significa que la velocidad es de unos 50 metros por segundo.

Por otra parte, había una masa de material que fue visible durante aproximadamente un minuto y medio y se movía a una velocidad de unos 75 metros por segundo; El segundo grupo se movió aproximadamente a la mitad de ese ritmo.

El material que se movía más rápido que pudieron rastrear fue expulsado a una velocidad de 500 metros por segundo, o alrededor de 1.800 kilómetros por hora (1.100 mph). Esto ayuda a determinar el valor de LICIACube, ya que las mejores observaciones que tenemos a distancia las realizó el Hubble, y solo ha detectado objetos que se mueven a la mitad de esa velocidad.

Curiosamente, el material expulsado inicialmente aparece rojo pero gradualmente se vuelve azul con el tiempo. Los investigadores sugieren que esto puede significar que la superficie del asteroide se enrojeció debido a la exposición a la radiación y que el primer material que emergió de la colisión provino de la superficie. Posteriormente, a medida que llegó más material del interior, el enrojecimiento disminuyó.

A finales del año pasado, un artículo independiente se centró en las dimensiones del cono de escombros. Usando estos elementos, trabajamos hacia atrás para evaluar dónde llegaba este cono a la superficie de los dimorfos. En base a esto, los investigadores participantes estimaron que el material provenía de un cráter de unos 65 metros de diámetro.

Interior débil

Hacer un seguimiento de todos los desechos complejos es importante en parte porque jugó un papel en la eficacia de DART. Sabemos exactamente cuánto impulso tuvo la nave espacial DART durante la colisión, y podemos compararlo con estimaciones de la cantidad necesaria para cambiar la órbita de Dimorphos. Según las estimaciones de la magnitud del cambio orbital, así como de la masa inicial de los dimorfos, está muy claro que el impulso de DART no puede explicar todo el cambio. Por lo tanto, se produjo una cantidad significativa de intercambio de impulso cuando los escombros de la colisión alejaron el impulso de Dimorphos.

Un artículo adicional toma datos de LICIACube sobre la materia expulsada y los utiliza para intentar estimar las propiedades internas de los dimorfos. Se utilizó un modelo de física de impacto para probar una variedad de composiciones internas de asteroides que varían según su densidad, la cantidad de roca sólida frente a material suelto y otras propiedades. Los mejores resultados provinieron de un cuerpo poroso de densidad relativamente baja que no tenía muchas rocas grandes cerca de su superficie.

Dada esta estructura, los investigadores concluyeron que DART probablemente causó una alteración global de su estructura objetivo.

La estructura débil y fragmentada de Dimorphos se parece mucho a la que vimos en nuestras visitas a los llamados «asteroides de pila de escombros» como Bennu y Ryugu. Lo sorprendente de esto es que tiene una estructura mucho más débil que su vecino más grande, Didymos. Sin embargo, esto es consistente con los modelos que explican cómo se forman los dimorfos. Esta teoría postula que Didymos arrojó material, parte del cual permaneció ligado por la gravedad y terminó en órbita.

Una forma de hacerlo es mediante el impacto, pero se espera que sea lo suficientemente potente como para liberar una amplia gama de material de Didymos. Pero la alternativa es que el calentamiento solar podría aumentar la rotación de Didymos hasta que no tenga suficiente gravedad para retener toda su materia. En este caso, el material más ligero probablemente se desprendería primero de la superficie, quizás debido al volumen relativamente pequeño de material en los dimorfos.

La buena noticia es que dentro de unos años deberíamos tener una mejor visión del sistema posterior al accidente. A finales de 2024, la Agencia Espacial Europea planea lanzar una sonda llamada Hera que entrará en órbita alrededor del sistema Didymos/Demorphos y proporcionará datos detallados sobre los efectos de la colisión.

Revista de ciencia planetaria, 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (Acerca de las identificaciones digitales).

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

Astronomía Natural, 2024. DOI: 10,1038/s41550-024-02200-3