Нові наукові результати показали, що коли космічний апарат місії DART навмисно зіткнувся з астероїдом Диморф у вересні 2022 року, це змінило не лише рух самого супутника навколо більшого астероїда Дідім. Удар також трохи змінив орбіту всієї астероїдної системи навколо Сонця.
Астероїди Дідім і Диморф пов'язані гравітацією й утворюють подвійну систему. Вони обертаються один навколо одного навколо спільного центру мас, тому зміна руху одного тіла впливає і на інше. Як показало дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, спостереження за рухом системи засвідчили, що її орбітальний період навколо Сонця, який становить близько 770 днів, після удару космічного апарата змінився на частки секунди.
Це перший випадок в історії, коли створений людиною об'єкт вимірно змінив траєкторію небесного тіла навколо Сонця.
«Це дуже незначна зміна орбіти, але з часом навіть крихітне відхилення може призвести до значного відхилення», — зазначив провідний фахівець NASA з малих тіл Сонячної системи Томас Статлер. За його словами, точні вимірювання команди вчених підтверджують, що кінетичний удар може стати ефективною технологією для захисту Землі від потенційно небезпечних астероїдів. Крім того, результати показують, що у випадку подвійного астероїда достатньо змінити траєкторію одного з об'єктів системи.
Потужний удар і хмара уламків
Коли апарат DART зіткнувся з Диморфом, удар викинув у космос величезну хмару кам'яних уламків і змінив форму астероїда діаметром близько 170 метрів. Ці уламки забрали з собою додатковий імпульс, створивши ефект, який учені називають коефіцієнтом підсилення імпульсу. Чим більше матеріалу викидається після удару, тим сильніше відхилення астероїда.
Нове дослідження показує, що цей коефіцієнт для удару DART становив приблизно 2. Це означає, що викид уламків фактично подвоїв ефект від зіткнення космічного апарата. Попередні дослідження вже показали, що орбітальний період Диморфа навколо Дідіма, який становив близько 12 годин, скоротився на 33 хвилини.
Тепер учені з'ясували, що зіткнення викинуло з подвійної системи стільки матеріалу, що орбітальний період усієї системи навколо Сонця змінився приблизно на 0,15 секунди. «Зміна орбітальної швидкості системи становила близько 11,7 мікрона на секунду, або приблизно 4,3 сантиметра на годину», — пояснив провідний автор дослідження Рахіл Макадія з Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн. За словами вченого, з часом навіть така невелика зміна руху астероїда може відіграти вирішальну роль і визначити, чи зіткнеться потенційно небезпечний об'єкт із Землею, чи пройде повз.
Значення для планетарного захисту
Хоча астероїд Дідім не перебував на траєкторії зіткнення із Землею і місія DART не могла спрямувати його на таку траєкторію, отримані результати демонструють, яку роль космічні апарати — так звані кінетичні ударники — можуть відіграти в майбутньому під час захисту планети.
Ключовим чинником є раннє виявлення потенційно небезпечних астероїдів, щоб у людства було достатньо часу для відправлення космічного апарата, здатного змінити їхню траєкторію.
Для вирішення цього завдання NASA розробляє нову місію NEO Surveyor. Цей космічний телескоп наступного покоління буде спеціально призначений для завдань планетарного захисту.
Апарат шукатиме важковизначувані навколоземні об'єкти — наприклад, темні астероїди та комети, які погано відбивають видиме світло.
Як учені виміряли зміну орбіти
Щоб довести, що удар DART вплинув на всю систему, ученим необхідно було надзвичайно точно виміряти орбіту Дідіма навколо Сонця. Окрім радіолокаційних та інших наземних спостережень, дослідники використовували метод зоряних покриттів. Він полягає в спостереженні моменту, коли астероїд проходить точно перед зорею і на частку секунди перекриває її світло. Цей метод дає змогу з високою точністю визначити швидкість, форму та положення астероїда.
Спостереження зоряних покриттів украй складні: астрономи мають перебувати в точному місці й у точний час, часто розміщуючи кілька спостережних пунктів на відстані десятків кілометрів один від одного. У проєкті брали участь десятки добровольців-астрономів по всьому світу. У період з жовтня 2022 року по березень 2025 року вони зафіксували 22 зоряних покриття.
«Ці спостереження стали ключовими для розрахунку того, як місія DART змінила орбіту Дідіма», — зазначив дослідник Лабораторії реактивного руху NASA Стів Чесли.
Нові дані про будову астероїдів
Вивчення руху системи також дало змогу вченим уточнити щільність обох астероїдів. Виявилося, що Диморф трохи менш щільний, ніж передбачалося раніше.
Це підтверджує гіпотезу про те, що він сформувався з кам'яних уламків, викинутих із Дідіма, який швидко обертався. З часом цей матеріал знову зібрався в єдине тіло, сформувавши так званий астероїд типу «купа щебеню» (rubble pile).
Місія DART стала першим в історії експериментом, у ході якого людство навмисно змінило рух небесного тіла.
