Asteroid Dinky auf der linken Seite und sein kleiner Mond Selam auf der rechten Seite.(Bildnachweis: NASA/Goddard/SwRI/Johns Hopkins APL)
Wissenschaftler haben möglicherweise die Geschichte des winzigen Kontakt-Mondes erfahren, der den Asteroiden 152830 Dinkinesh umkreist, der die erste kosmische Station für die NASA-Raumsonde Lucy war. Dieses Mondsplitterchen könnte sich von seinem größeren Mutterasteroiden abgespalten haben, als Dinkinesh durch den Weltraum gewirbelt wurde, nachdem er Sonnenlicht absorbiert und wieder abgestrahlt hatte.
Die 2021 gestartete Lucy-Mission ist auf dem Weg, die Trojaner-Asteroiden zu erforschen, die sich die Umlaufbahn des Jupiters teilen – doch um sie zu erreichen, muss Lucy den Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter durchqueren. Ein Silberstreif am Horizont ist jedoch, dass Lucy dadurch die Möglichkeit hat, ihre Fähigkeiten auf einer kleineren Welt im Asteroidengürtel zu testen, bevor sie die Trojaner erreicht, die sich an den Lagrange-Punkten L4 und L5 des Jupiters befinden.
Am 1. November 2023 flog Lucy bis auf 268 Meilen (431 Kilometer) an Dinkinesh heran, der liebevoll „Dinky“ genannt wird. Das mag nicht nach einer großen Entfernung klingen, wenn man bedenkt, dass Dinkinesh nur einen Durchmesser von 720 Metern (787 Yards) hat. Dennoch konnte das autonome Entfernungsmess- und Verfolgungssystem der Raumsonde Dinkinesh anpeilen, so dass der Lucy Long-Range Reconnaissance Imager (L’LORRI) den Asteroiden abbilden konnte.
Das Ergebnis war überraschend: Dinkinesh ist nicht allein!
L’LORRI hat einen natürlichen Satelliten entdeckt, der Dinkinesh alle 52,7 Stunden in einem Abstand von 3,1 Kilometern umkreist. Dass ein Asteroid einen Mond hat, ist keine große Überraschung; Astronomen entdecken, dass etwa 15 % der kleinen Asteroiden tatsächlich Begleiter haben, wie z. B. Dimorphos, der kleine Körper, der den Asteroiden Didymos umkreist und der 2022 Gegenstand der DART-Planetenabwehrmission der NASA war. Besonders interessant an Dinky ist jedoch, dass sein kleiner Mond, Selam genannt, selbst ein Kontaktbinär ist – zwei Objekte, die als eines zusammenhalten.
Der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko beispielsweise, der von der Rosetta-Mission der Europäischen Weltraumorganisation zwischen 2014 und 2016 zwei Jahre lang besucht wurde, war ein Kontaktbinär. Arrokoth, das Objekt im Kuipergürtel, an dem New Horizons am Neujahrstag 2019 vorbeiflog, ist ebenfalls ein Kontaktbinär.
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Allerdings ist Selam die erste Kontakt-Binär-Asteroid-Mond-Situation.
Genauer gesagt, scheint Selam aus zwei Objekten oder Lappen zu bestehen, die sich gegenseitig berühren. Sie sind ähnlich groß: ein Lappen hat einen Durchmesser von etwa 210 Metern (230 Yards), der andere einen Durchmesser von 230 Metern (250 Yards). Selam ist gezeitenabhängig an Dinkinesh gekoppelt, was bedeutet, dass der eine Lappen dem größeren Asteroiden permanent am nächsten ist. Enttäuschend ist, dass der Kontaktpunkt zwischen den beiden Lappen auf den Bildern von L’LORRI im Schatten liegt.
Die Positionen von Dinky und Selam sowie die Flugbahn von Lucy. (Bildnachweis: Gesamtgrafik, NASA/Goddard/SwRI; Inset „A“, NASA/Goddard/SwRI/Johns Hopkins APL/NOIRLab); Inset „B“, NASA/Goddard/SwRI/Johns Hopkins APL)
Natürlich wollten die Astronomen wissen, wie sich Selam auf diese Weise gebildet hat. Laut einem Team unter der Leitung des Hauptforschers der Mission, Hal Levison vom South-West Research Institute in Boulder, Colorado, finden sich die Hinweise auf der Oberfläche von Dinkinesh.
Der größere Asteroid zeichnet sich durch einen großen Trog aus, der in Längsrichtung um ihn herum verläuft, sowie durch einen äquatorialen Rücken, der sich über diesen Trog legt und sich um seine Rotationsachse windet. Das Team von Levison geht davon aus, dass diese Merkmale das Ergebnis einer massiven strukturellen Katastrophe sind, die auftrat, als die Rotation des Asteroiden durch ein Phänomen namens YORP-Effekt beschleunigt wurde.
Der YORP-Effekt, kurz für Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack, nach den Wissenschaftlern, die ihn zuerst modelliert haben, beschreibt, wie ein bescheidenes kleines Objekt wie Dinkinesh durch die Effekte der Absorption und anschließenden Wiederabstrahlung von Sonnenlicht in Rotation versetzt werden kann. Der Impuls der Sonnenphotonen, die auf die Oberfläche treffen, und die thermischen Photonen, die von der Oberfläche abgestrahlt werden, wenn sie sich im Sonnenlicht erwärmt, erzeugen einen geringen Schub, der einen Asteroiden mit einer Größe von weniger als 5 km (3,1 Meilen) herumschieben kann. Ein solcher Schub wäre zwar extrem sanft, könnte aber über Äonen hinweg genug Kraft aufbauen, um die Rotation eines Asteroiden stark zu beeinflussen. Im Fall von Dinkinesh führte der YORP-Effekt zu einer Erhöhung der Rotation des Weltraumfelsens – heute dreht er sich einmal alle 3,7 Stunden.
Aber das war noch nicht alles.
Die daraus resultierende Zentrifugalkraft auf Dinkinesh, so haben die Wissenschaftler jetzt erfahren, führte dazu, dass sich Material von der Oberfläche des sich drehenden, locker zusammengehaltenen Asteroiden löste. Dieses Material setzte sich dann in einem Ring aus Trümmern um den Äquator des Asteroiden ab. Durch die Destabilisierung der Struktur entstand auf der Oberfläche von Dinkinesh buchstäblich ein Riss – die große Rinne, die wir heute sehen.
Ein Teil des von Dinkinesh abgeschleuderten Materials fiel auf den Asteroiden zurück und bildete den äquatorialen Rücken, während der Rest zu zwei Satelliten zusammenwuchs. Dies ist übrigens der Mechanismus, der auch den Didymos-Mond Dimorphos gebildet haben soll.
Dimorphos ist jedoch nur ein gewöhnlicher Satellit – um einen binären Kontakt wie Selam zu schaffen, muss also mehr dahinterstecken.
Levison ist fasziniert von der Tatsache, dass die beiden Lappen fast identisch groß sind, und fragt sich, ob uns dies etwas über den Prozess der Satellitenbildung verrät. Unabhängig davon müssen sich die beiden Hälften von Selam nach ihrer Entstehung mit sehr geringer Relativgeschwindigkeit immer mehr angenähert haben, bis sie nahe genug waren, um sich zu küssen. Von da an konnte die Schwerkraft sie zusammenhalten.
Die Natur scheint bei der Erschaffung von Selam eine äußerst heikle Operation durchgeführt zu haben.
Hätten sich diese Lappen mit einer höheren Relativgeschwindigkeit berührt, wären sie entweder zu einem einzigen Lappen zusammengedrückt worden oder, was wahrscheinlicher ist, hätten sich gegenseitig zerschmettert. Stattdessen haben sie sich verbunden und kleben nun buchstäblich aneinander.
Die Analyse von Lucys Beobachtungen von Dinkinesh und Selam wurde in Nature veröffentlicht.
