Dimorphos, aufgenommen von DART nur zwei Sekunden vor dem Einschlag der Raumsonde.(Bildnachweis: NASA/JHUAPL)
Die Form des Asteroiden Dimorphos wurde verändert, als die NASA-Raumsonde DART im Jahr 2022 absichtlich in den Asteroiden einschlug, um die Fähigkeiten der Menschheit im Bereich der Planetenverteidigung zu testen.
DART, der Double Asteroid Redirection Test, wurde entwickelt, um zu zeigen, ob wir einen potenziell gefährlichen Asteroiden von der Erde ablenken können. Er wurde zu einem binären Asteroiden geschickt, bei dem der 170 Meter breite Dimorphos einen größeren 760 Meter breiten Weltraumfelsen namens Didymos umkreist. Als DART am 26. September 2022 auf Dimorphos einschlug, konnten die Astronomen messen, wie stark der Einschlag den Asteroiden gestoßen hatte, indem sie die Veränderung der Umlaufbahn des Weltraumfelsens um Didymos maßen.
Wissenschaftler haben nun jedoch gezeigt, dass DART Dimorphos nicht nur einen Schub gegeben hat, sondern ihn auch mit genügend kinetischer Energie traf, um ihn umzuformen.
„Die gesamte Form des Asteroiden hat sich verändert, von einem relativ symmetrischen Objekt zu einem ‚triaxialen Ellipsoid‘ – eher wie eine längliche Wassermelone“, sagte Shantanu Naidu vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in einer Erklärung.
Ursprünglich wäre Dimorphos ein abgeflachtes Sphäroid gewesen, also eine Art gequetschter Ball. Der Einschlag von DART mit einer Geschwindigkeit von 5 Kilometern pro Sekunde (3 Meilen pro Sekunde) hat Schockwellen durch den Asteroiden geschickt, die dazu geführt haben, dass er länglicher wurde und seine Rotationsachse aus der Mitte verschoben wurde. Die neue Form leiten die Astronomen aus der Lichtkurve des Didymos-Dimorphos-Systems ab, das so ausgerichtet ist, dass wir sehen können, wie die beiden Asteroiden einander durchqueren und sich gegenseitig verfinstern.
Diese Schlussfolgerung des Teams von Naidu wird auch von einer im Februar veröffentlichten Arbeit einer Gruppe unter der Leitung von Sabina Raducan von der Universität Bern in der Schweiz geteilt. Raducans Team kam zu dem Schluss, dass durch den Einschlag bis zu 1 % der Masse von Dimorphos in den Weltraum geschleudert wurde und weitere 8 % auf der Oberfläche umverteilt wurden, als der Asteroid die Einschlagenergie absorbierte und sich neu formte. Die Schlussfolgerung war, dass es sich bei Dimorphos um einen losen Schutthaufen handeln muss – eine Ansammlung von Schmutz und Steinen, die durch eine schwache Schwerkraft zusammengehalten wird und leicht umgestaltet werden kann, im Gegensatz zu einer starren Struktur, die nicht so leicht nachgeben würde.
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„Die Ergebnisse der Studie von [Naidu et al] stimmen mit anderen veröffentlichten Studien überein“, sagte Tom Statler, leitender Wissenschaftler für Kleinkörper im Sonnensystem bei der NASA-Zentrale in Washington, DC. „Wenn verschiedene Gruppen die Daten analysieren und unabhängig voneinander zu denselben Schlussfolgerungen kommen, ist das ein Zeichen für ein solides wissenschaftliches Ergebnis.“
Die neue Studie bestätigt auch, wie stark die Umlaufbahn von Dimorphos um Didymos durch den Einschlag von DART verändert wurde. Vor dem Einschlag umkreiste Dimorphos Didymos einmal alle 11 Stunden und 55 Minuten mit einem Bahnradius von 1.189 Kilometern (3.900 Fuß).
Vor dem Einschlag war Dimorphos ein abgeflachtes Sphäroid, was eine abgeflachte Kugel beschreibt (links). Nach dem Einschlag wurde seine Form erheblich verändert (rechts). (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Studien der Lichtkurve in Verbindung mit Radarbeobachtungen des Goldstone Solar System Radar des Deep Space Network in Kalifornien zeigen, dass sich die Umlaufzeit von Dimorphos auf 11 Stunden, 22 Minuten und 3 Sekunden verringert hat, mit einer Fehlerspanne von 1,5 Sekunden. Sein Bahnradius hat sich ebenfalls auf 1.152 Kilometer (3.780 Fuß) verringert. Da die Rotationsachse von Dimorphos nun von seinem geografischen Zentrum versetzt ist, schaukelt Dimorphos nun hin und her, während er Didymos umkreist, eine Schaukelbewegung, die an der Form der Lichtkurve erkennbar ist.
„Vor dem Einschlag waren die Zeiten der [Transit-] Ereignisse regelmäßig, was auf eine kreisförmige Umlaufbahn hindeutet“, sagte Steve Chesley vom JPL. „Nach dem Einschlag gab es sehr geringe Zeitunterschiede, die zeigen, dass etwas schief gelaufen ist. Wir hätten nie erwartet, diese Art von Genauigkeit zu erhalten.“
DART wurde entwickelt, um zu testen, ob es möglich wäre, die Flugbahn eines kleinen, aber gefährlichen Asteroiden zu verändern, wenn er auf Kollisionskurs mit der Erde wäre. Das Experiment übertraf die Erwartungen der Wissenschaftler in Bezug darauf, wie stark DART Dimorphos anstieß und was uns der Einschlag darüber lehrt, wie sich Asteroiden verhalten, wenn sie einer solchen kinetischen Gewalt ausgesetzt sind.
„DART zeigt uns nicht nur den Weg zu einer Technologie zur Ablenkung von Asteroiden, sondern eröffnet uns auch ein neues grundlegendes Verständnis darüber, was Asteroiden sind und wie sie sich verhalten“, so Statler.
Die Untersuchung von Didymos und Dimorphos ist noch nicht abgeschlossen. Im Oktober 2024 wird die Europäische Weltraumorganisation die Raumsonde Hera starten, die den beiden Asteroiden begegnen und untersuchen soll, wie viel Schaden DART an Dimorphos angerichtet hat, und die Natur der Asteroiden genauer untersuchen soll.
Die neuen Ergebnisse wurden am 19. März in The Planetary Science Journal veröffentlicht.
