eso2303 — Tlačová správa (vedecká)

Následky zrážky sondy DART s planétkou Dimorphos – prvé výsledky pozorovania ďalekohľadmi ESO

21. marec 2023

Dve skupiny astronómov sledovali pomocou Veľmi veľkého ďalekohľadu VLT ESO následky zrážky kozmickej sondy DART (Double Asteroid Redirection Test, NASA) s menšou zložkou binárneho asteroidu Didymos-Dimorphos. Kontrolovaný stret je považovaný za prvý test ‚planetárnej obrany‘ pred potenciálne nebezpečnými telesami; zároveň astronómom prináša jedinečnú príležitosť zistiť nové informácie o zložení planétok na základe detailnej analýzy vyvrhnutého materiálu.

26. septembra 2022 sa kozmická sonda DART cielene zrazila s Dimorphos, mesiacom asteroidu Didymos. Išlo o prvý kontrolovaný test našich možností odkloniť potenciálne nebezpečnú planétku z kolízneho kurzu. K nárazu došlo 11 miliónov kilometrov od Zeme, čo je dosť blízko na to, aby sprievodné efekty zrážky bolo možné podrobne pozorovať mnohými ďalekohľadmi. Všetky štyri 8,2-metrové ďalekohľady VLT ESO na observatóriu Paranal v Čile pozorovali následky nárazu a prvé výsledky týchto pozorovaní boli teraz publikované v dvoch vedeckých článkoch.

„Planétky patria k najstarším pozostatkom hmoty, z ktorej boli vytvorené všetky planéty a mesiace našej Slnečnej sústavy,“ hovorí Brian Murphy, doktorant University of Edinburgh vo Veľkej Británií, spoluautor jednej z publikovaných štúdií. Výskum oblaku materiálu vyvrhnutého následkom impaktu sondy DART nám tak môže priniesť mnoho informácií o vývoji nášho planetárneho systému. „Ku kolíziám medzi planétkami dochádza prirodzene, ale nikdy to neviete dopredu,“ pokračuje astronómka Cyrielle Opitom, University of Edinburgh vo Veľkej Británií, vedúca autorka jedného z článkov. „DART je naozaj mimoriadnou príležitosťou skúmať kontrolovaný dopad skoro ako v laboratóriu.“

Cyrielle Opitom a jej skupina sledoval vývoj oblaku hmoty po dobu jedného mesiaca pomocou prístroja MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) pracujúceho na ďalekohľade VLT ESO . Zistili, že svetlo odrazené od častíc v oblaku vyvrhnutej hmoty bolo modrejšie ako svetlo, ktoré odrážala samotná planétka pred nárazom, z čoho vyplýva, že oblak by mohli tvoriť veľmi jemné častice. V hodinách a dňoch nasledujúcich po kolízií sa tiež v oblaku vytvorili rôzne štruktúry: zhluky, špirály a dlhý chvost častíc tlačených preč slnečným žiarením. Špirály aj chvost boli však červenšie ako pôvodný oblak, takže mohli byť naopak tvorené väčšími časticami.

Prístroj MUSE skupine umožnil rozložiť svetlo odrazené od častíc v oblaku na základné zložky (farebné spektrum) a pátrať po známkach rôznych plynov. Astronómovia sa predovšetkým zamerali na hľadanie kyslíka a vody, teda látok, ktoré by sa mohli uvoľňovať z ľadu odhaleného impaktom. Nenašli však nič. „Nepredpokladá sa, že by planétky obsahovali významné množstvo ľadu, takže nájdenie akýchkoľvek známok vody by bolo skutočným prekvapením,“ vysvetľuje Cyrielle Opitom. Astronómovia tiež pátrali po stopách látok používaných na pohon sondy DART, ani tie však nenašli. „Vedeli sme, že to bude ťažké, pretože množstvo plynu, ktorý mohol zostať v nádržiach pohonného systému, nebolo veľké. Časť z neho sa navyše mohla rozptýliť príliš ďaleko na to, aby sme mohli jeho stopy detekovať pomocou MUSE v čase, keď sme pozorovanie začali.“

Ďalšia skupina astronómov, ktorú viedol astronóm Stefano Bagnulo, Armagh Observatory and Planetarium vo Veľkej Británií, skúmal, ako dopad sondy DART ovplyvnil povrch planétky.

„Keď pozorujeme telesá v Slnečnej sústave, skúmame slnečné svetlo rozptýlené pri odraze od povrchu alebo atmosféry, ktoré je čiastočne polarizované,“ vysvetľuje Stefano Bagnulo. To znamená, že elektromagnetické vlny oscilujú pozdĺž preferovaného smeru a nie náhodne. „Sledovanie zmien polarizácie – v závislosti od orientácie planétky vzhľadom k nám ak Slnku – dokáže odhaliť štruktúru a zloženie jej povrchu.“

Stefano Bagnulo a jeho skupina využili prístroj FORS2 (FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2) na ďalekohľade VLT na monitorovanie planétky a zistili, že stupeň polarizácie náhle poklesol po náraze. V rovnakom čase sa tiež zvýšila celková jasnosť systému. Jedným z možných vysvetlení je, že dopad odhalil menej pozmenený materiál z vnútra asteroidu. „Možno, že hmota odhalená nárazom bola prirodzene svetlejšia a menej polarizujúca, než materiál na povrchu, pretože nikdy nebola vystavená slnečnému vetru a žiareniu,“ opisuje Stefano Bagnulo

Ďalšou možnosťou je, že náraz ďalej rozdrvil objekty ležiace na povrchu a do oblaku trosiek boli vyvrhnuté oveľa menšie častice. „Vieme, že za určitých podmienok menšie úlomky efektívnejšie odrážajú svetlo a menej ho polarizujú,“ vysvetľuje spoluautor Zuri Gray, doktorantka Armagh Observatory and Planetarium.

Štúdie týchto dvoch skupín ukazujú potenciál teleskopov VLT, keď ich špecializované zariadenia spolupracujú. Okrem MUSE a FORS2 boli následky nárazu sledované ďalšími dvoma prístrojmi VLT, ale analýza týchto pozorovaní ešte prebieha. „Tento výskum využil výhodu jedinečnej príležitosti, keď sa sonda NASA stretla s planétkou, a nie je teda možné ho zopakovať žiadnym budúcim zariadením. Preto sú dáta získané pomocou VLT v období okolo nárazu mimoriadne cenné pre lepšie pochopenie vlastností planétok,“ dodáva Cyrielle Opitom.

——————-
More information

The research highlighted in the first part of this release was presented in the paper “Morphology and spectral properties of the DART impact ejecta with VLT/MUSE” to appear in Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202345960). The second part of this release refers to the paper “Optical spectropolarimetry of binary asteroid Didymos-Dimorphos before and after the DART impact” to appear in Astrophysical Journal Letters (doi:10.3847/2041-8213/acb261).

The team who conducted the first study is composed of C. Opitom (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, UK [Edinburgh]), B. Murphy (Edinburgh), C. Snodgrass (Edinburgh), S. Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, UK [Armagh]), S. F. Green (School of Physical Sciences, The Open University, UK), M. M. Knight (United States Naval Academy, USA), J. de Léon (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain), J.-Y. Li (Planetary Science Institute, USA), and D. Gardener (Edinburgh).

The team who conducted the second study is composed of S. Bagnulo (Armagh), Z. Gray (Armagh), M. Granvik (Department of Physics, University of Helsinki, Finland [Helsinki]; Asteroid Engineering Laboratory, Luleå University of Technology, Sweden), A. Cellino (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Italy), L. Kolokolova (Department of Astronomy, University of Maryland, USA), K. Muinonen (Helsinki), O. Muñoz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Spain), C. Opitom (Edinburgh), A. Penttila (Helsinki), and Colin Snodgrass (Edinburgh).

Johns Hopkins Applied Physics Lab built and operated the DART spacecraft and manages the DART mission for NASA’s Planetary Defense Coordination Office as a project of the agency’s Planetary Missions Program Office. LICIACube is a project of the Italian Space Agency (ASI), carried out by Argotec. For more information about the DART mission, visit https://www.nasa.gov/dart or https://dart.jhuapl.edu

The European Southern Observatory (ESO) enables scientists worldwide to discover the secrets of the Universe for the benefit of all. We design, build and operate world-class observatories on the ground — which astronomers use to tackle exciting questions and spread the fascination of astronomy — and promote international collaboration in astronomy. Established as an intergovernmental organisation in 1962, today ESO is supported by 16 Member States (Austria, Belgium, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Ireland, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom), along with the host state of Chile and with Australia as a Strategic Partner. ESO’s headquarters and its visitor centre and planetarium, the ESO Supernova, are located close to Munich in Germany, while the Chilean Atacama Desert, a marvellous place with unique conditions to observe the sky, hosts our telescopes. ESO operates three observing sites: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope and its Very Large Telescope Interferometer, as well as survey telescopes such as VISTA. Also at Paranal ESO will host and operate the Cherenkov Telescope Array South, the world’s largest and most sensitive gamma-ray observatory. Together with international partners, ESO operates ALMA on Chajnantor, a facility that observes the skies in the millimetre and submillimetre range. At Cerro Armazones, near Paranal, we are building “the world’s biggest eye on the sky” — ESO’s Extremely Large Telescope. From our offices in Santiago, Chile we support our operations in the country and engage with Chilean partners and society.
——————–
Contacts

Cyrielle Opitom
School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
Tel: +44 (0)131 668 8350
Email: copi@roe.ac.uk

Zuri Gray
Armagh Observatory and Planetarium
Armagh, United Kingdom
Tel: +353831185135
Email: zuri.gray@armagh.ac.uk

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cell: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org
——————–

Pôvodný článok: https://www.eso.org/public/news/eso2303/

 

ESO*lar