Людство вперше ненавмисно змінило форму супутника астероїда

У 2022 році зонд DART зіткнувся з Діморфом, супутником астероїда Дідім. Вчені хотіли перевірити, чи можна збити з траєкторії невелике, але потенційно небезпечне для нашого життя космічне тіло. Виявилося, що DART не тільки змінив орбіту маленького об’єкта, але й повністю його «переворушив».

Астрономи та інші вчені уважно стежили за навмисним зіткненням зонда DART із Діморфом у 2022 році. Інструменти шести кубсатів місії LICIACube спостерігали за системою поблизу перших хвилин після події, а земні та космічні телескопи реєстрували наслідки зіткнення протягом багатьох тижнів.

Так удалося зібрати чимало даних. Ми точно знаємо місце та кут зіткнення, а також те, що орбітальний період Діморфа навколо астероїда Дідіма скоротився на 33 хвилини від вихідних 11 годин та 55 хвилин. Кубсати зняли складну структуру матерії, що розлетілася «нитками» на багато кілометрів від місця падіння DART.

Проте маса, щільність, властивості поверхні та внутрішня структура Діморфа залишаються предметом досліджень. Неможливо було виміряти їх безпосередньо інструментами DART або кубсатів LICIACube. Щоб успішно відхиляти потенційно небезпечні астероїди, вчені повинні знати ці параметри.

До того ж вивчивши систему Дідіма, ми краще розумітимемо еволюцію та властивості подібних космічних тіл. Нагадаємо, що всього третину століття тому існування супутників у астероїдів вважалося неможливим, оскільки не були відомі навіть теоретичні механізми, здатні забезпечити їхнє виникнення.

Тому міжнародна група вчених побудувала комп’ютерні моделі зіткнення DART із Діморфом для різних параметрів властивостей матерії та внутрішньої структури цього космічного тіла. До речі, вони використовували код Bern SPH, за допомогою якого в рамках місії Хаябуса-2 моделювали скидання імпактора зі збирання зразків ґрунту з астероїда Рюгу.

Зіставивши результати симуляцій з даними спостережень, дослідники зробили висновок, що Діморф надзвичайно «пухкий». Сила зчеплення його ґрунту та каміння — нижче 50 паскалів, як в астероїдів Рюгу та Бенну. Об’ємна щільність Діморфа — менша від 2,4 тисячі кілограмів на кубічний метр. А значить, він ще пористіший, ніж думають вчені.

Сумарний об’єм великих каменів діаметром понад 2,5 метра не перевищує 40% принаймні поблизу поверхні. І це збігається з тим, що ми побачили на останніх знімках зроблених зондом DART перед зіткненням.

Як видно в моделюванні, за такої структури на поверхні Диморфа не міг утворитися кратер від падіння зонда DART. Натомість деформувалося і «перемішалося» все тіло.

За оцінкою авторів роботи, опублікованої в журналі Nature Astronomy, це призвело до зміни гравітаційної взаємодії Діморфа та астероїда Дідіма, додавши від кількох секунд до кількох хвилин до підсумкового скорочення орбітального періоду супутника.

Судячи з рихлої структури, Діморф утворився з матерії, «скинутої» Дідімом через власне обертання чи зіткнення з іншим тілом. Подібний механізм утворення супутників у астероїдів та планет раніше вже передбачався фізиками та астрономами. У таких умовах Діморф міг утворитися за лічені дні. Втім, на це могло піти кілька років. Головне, це означає, що в інших подібних системах супутники астероїдів можуть легко змінювати свою форму, а їхня поверхня може бути молодою.

За кілька років вчені отримають можливість перевірити ці висновки. У жовтні 2024 року Європейське космічне агентство планує запустити до системи Дідіма місію Hera. Станція з камерами, висотоміром, спектроскопом та парою супровідних кубсатів зможе безпосередньо вивчити склад, будову та фізичні властивості матерії Дідіма та Діморфа. До астероїду станція має прибути у грудні 2026 року.