Eine Illustration des Double Asteroid Redirection Test (DART) der NASA bei der Annäherung an den Zielmond um den Asteroiden Didymos (Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins APL)
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Zielasteroid des Double Asteroid Redirection Test (DART) der NASA durch den Einschlag möglicherweise umgestaltet wurde. Eine neue Untersuchung der Folgen des Zusammenstoßes ergab, dass der Asteroid, der die kleinere Komponente eines binären Asteroidensystems ist, eine lockere „Trümmerhaufen“-Zusammensetzung aufweist.
DART prallte am 26. September 2023 auf den kleinen Mond Dimorphos, der den größeren Weltraumfelsen Didymos umkreist. Ziel dieses kosmischen Angriffs war es, herauszufinden, ob ein kinetischer Aufprall die Flugbahn eines Asteroiden um ein größeres Objekt verschieben kann, und zu überprüfen, ob diese Methode eines Tages dazu verwendet werden kann, einen Weltraumfelsen abzulenken, wenn seine Bahn auf Kollisionskurs mit der Erde gerät.
Sechs Monate nach dem Einschlag bestätigte die NASA, dass die Mission erfolgreich war und sich die Zeit, die Dimorphos für die Umkreisung seines größeren Asteroidenbegleiters benötigt, um 33 Minuten verkürzt hat. Nach dem Einschlag dauert eine Umkreisung von Didymos durch Dimorphos etwa 11 Stunden und 23 Minuten. Neue Forschungsergebnisse zeigen nun, dass der Einschlag auch erhebliche Auswirkungen auf die Form von Dimorphos gehabt haben könnte.
Ein Team unter der Leitung der Wissenschaftlerin Sabina Raducan von der Universität Bern hat mit Hilfe modernster Computermodelle festgestellt, dass es sich bei Dimorphos um einen losen Asteroiden mit Trümmerhaufen handelt. Das bedeutet auch, dass sich das Mondsplitterchen aus Material gebildet haben könnte, das von seinem größeren Asteroidenpartner Didymos ausgeworfen wurde.
Die Simulationen, die am ehesten mit den Beobachtungen des Einschlags übereinstimmen, deuten darauf hin, dass Dimorphos nur schwach kohäsiv ist und keine großen Felsbrocken auf seiner Oberfläche aufweist.
Der Einschlag von DART auf Didymos wird in 3D simuliert (Bildnachweis: S.D. Raducan)
„Vor der Ankunft von DART auf Dimorphos wussten wir nicht, was uns erwartet. Da das System so weit von der Erde entfernt ist, war Dimorphos nicht richtig aufgelöst. Daher hätten wir auf alles stoßen können, von einem monolithischen Körper – im Wesentlichen ein großer Felsbrocken von der Größe von Dimorphos – bis hin zu einem kohäsionslosen Trümmerhaufen oder irgendetwas dazwischen“, so Raducan gegenüber kosmischeweiten.de. „Obwohl das Ergebnis des Einschlags für die meisten überraschend kam, war es eines der vorhergesagten Szenarien.“
Raducan fügte hinzu, dass die Trümmerhaufen von Dimorphos aufgrund der Vorbereitung zwar nicht allzu überraschend waren, DART aber andere Dinge aufgedeckt hat, die das Team unvorbereitet getroffen haben.
„Dimorphos hat eine ganz andere Zusammensetzung als die Asteroiden Ryugu und Bennu, aber ihre Reaktion auf Einschläge, die sehr ähnlich zu sein scheint, war überraschend“, sagte Raducan. „Bei all diesen Asteroiden erfolgt die Kraterbildung bei geringer Schwerkraft und geringer Kohäsion, wobei der Krater um ein Vielfaches größer wird als das Projektil.
DART-Ansicht von Dimorphos, mit neu benannten Merkmalen. Drei der fünf Merkmale befinden sich im Zentrum von Dimorphos, während Dhol den großen Felsbrocken am Rande des Mondes markiert. Pūniu ist ein winziger Felsen, der zur Bestimmung von Breiten- und Längengraden verwendet wird, so die Wissenschaftler. (Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins APL)
Außerdem scheint die DART-Kollision nach den Berechnungen des Teams nicht nur einen Einschlagskrater erzeugt, sondern Dimorphos vollständig umgestaltet zu haben. Dies geschah durch einen Prozess, der als globale Verformung bezeichnet wird. Die Umformung wiederum scheint dazu geführt zu haben, dass das Äußere des Monds mit Material aus seinem Inneren neu bedeckt wurde.
Die Simulationen des Teams ergaben, dass zwischen 0,5 % und 1 % der Masse von Dimorphos infolge des DART-Einschlags herausgeschleudert wurden, während 8 % seiner Masse umverteilt wurden, was zu einer erheblichen Umformung und Neuauftauchung des Asteroiden führte. Raducan fügte hinzu, dass diese Ergebnisse darauf hindeuten, dass die strukturelle Integrität und die Reaktionen auf Einschläge kleiner Asteroiden wahrscheinlich stark von ihrer inneren Zusammensetzung und der Verteilung ihrer Bestandteile beeinflusst werden.
Die Auswirkung der DART-Auswirkungen auf Didymos. (Bildnachweis: S.D. Raducan)
Die Ergebnisse des Teams könnten den Wissenschaftlern helfen, das Asteroidensystem von Dimorphos und Didymos besser zu verstehen und die Dynamik anderer binärer Asteroiden im Sonnensystem zu analysieren.
„Die in dieser Studie ermittelten Materialeigenschaften und die Struktur von Dimorphos deuten darauf hin, dass der kleine Mond wahrscheinlich durch rotierende Massenablösung und Reakkumulation von Didymos entstanden ist“, so Raducan. „Diese Ergebnisse geben Aufschluss über die Verbreitung und die Eigenschaften ähnlicher Doppelsternsysteme in unserem Sonnensystem und tragen zu unserem breiteren Verständnis ihrer Entstehungsgeschichte und Entwicklung bei.“
Eine Simulation der Auswirkungen von DART auf Didymos. (Bildnachweis: S.D. Raducan)
Das Hauptziel von DART war die Erprobung von Methoden zur Planetenverteidigung, und Raducan sagte, dass die Mission in dieser Hinsicht definitiv erfolgreich war. Sie erklärte, dass diese Ergebnisse in die Entwicklung zukünftiger Asteroidenerkundungsmissionen einfließen und sich auf die Strategien zur Abschwächung von Asteroidenkollisionen auswirken werden, was wiederum die Gestaltung zukünftiger planetarer Verteidigungsinitiativen beeinflussen wird.
„Für die Planetenverteidigung bedeutet dies, dass kleine Asteroiden wie Dimorphos, die aus Trümmern bestehen, sehr effizient abgelenkt werden können, und dass die Technik des kinetischen Impaktors ein geeigneter Ablenkungsmechanismus wäre“, so Raducan. „Vor dem Ablenkungsversuch wäre jedoch wahrscheinlich eine Aufklärungsmission erforderlich, um die Eigenschaften des Asteroiden genau zu beurteilen.“
Die Forscher planen nun, die Simulationsergebnisse mit Daten zu vergleichen, die von der bevorstehenden Dimorphos-Besuchermission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), Hera, gesammelt wurden, um ihre Modelle zu validieren und zu verfeinern.
„Die Ergebnisse der Hera-Mission werden entscheidend dazu beitragen, unsere Modelle zu validieren und einen kinetischen Impaktor in einen zuverlässigen Ablenkungsmechanismus für Asteroiden zu verwandeln“, schloss Raducan. „Wir planen auch, unsere Analyse auf eine breitere Palette von Asteroidentypen und/oder -formen auszudehnen, wie z. B. Dinkinesh, der kürzlich von der Lucy-Mission abgebildet wurde.
„Diese Studien werden die Robustheit unserer Vorhersagen für die planetarische Verteidigung verbessern und zu einem umfassenderen Verständnis der Mechanik und Zusammensetzung von Asteroiden beitragen.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Montag (26. Februar) in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
