Человечество впервые непреднамеренно изменило форму спутника астероида

Астрономы и другие ученые внимательно следили за намеренным столкновением зонда DART с Диморфом в 2022 году. Инструменты шести кубсатов миссии LICIACube наблюдали за системой вблизи в первые минуты после события, а земные и космические телескопы регистрировали последствия столкновения на протяжении многих недель.

Так удалось собрать немало данных. Мы точно знаем место и угол столкновения, а также то, что орбитальный период Диморфа вокруг астероида Дидима сократился на 33 минуты от исходных 11 часов и 55 минут. Кубсаты засняли сложную структуру материи, разлетевшейся «нитями» на многие километры от места падения DART.

Тем не менее масса, плотность, свойства поверхности и внутренняя структура Диморфа остаются предметом исследований. Невозможно было измерить их напрямую инструментами самого DART или кубсатов LICIACube. Чтобы успешно отклонять потенциально опасные астероиды, ученым необходимо знать эти параметры.

К тому же, изучив систему Дидима, мы будем лучше понимать эволюцию и свойства подобных космических тел. Напомним, что всего треть века назад существование спутников у астероидов считалось невозможным, поскольку не были известны даже теоретические механизмы, способные обеспечить их возникновение.

Поэтому международная группа ученых построила компьютерные модели столкновения DART с Диморфом для разных параметров свойств материи и внутренней структуры этого космического тела. Кстати, они использовали код Bern SPH, с помощью которого в рамках миссии «Хаябуса-2» моделировали сброс импактора по сбору образцов грунта с астероида Рюгу.

Сопоставив результаты симуляций с данными наблюдений, исследователи сделали вывод, что Диморф чрезвычайно «рыхлый». Сила сцепления его грунта и камней — ниже 50 паскалей, как у астероидов Рюгу и Бенну. Объемная плотность Диморфа — меньше предполагаемых 2,4 тысячи килограммов на кубический метр. А значит, он еще более пористый, чем думают ученые.

Суммарный объем крупных булыжников диаметром более 2,5 метра не превышает 40%, по крайней мере, вблизи поверхности. И это совпадает с тем, что мы увидели на последних снимках, сделанных зондом DART перед столкновением.

Как видно в моделировании, при такой структуре на поверхности Диморфа не мог образоваться кратер от падения зонда DART. Вместо этого деформировалось и «перемешалось» все тело.

По оценке авторов работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, это привело к изменению гравитационного взаимодействия Диморфа и астероида Дидима, добавив от нескольких секунд до нескольких минут к итоговому сокращению орбитального периода спутника.

Судя по рыхлой структуре, Диморф образовался из материи, «сброшенной» Дидимом из-за собственного вращения или в результате столкновения с другим телом. Подобный механизм образования спутников у астероидов и планет ранее уже предполагался физиками и астрономами. В таких условиях Диморф мог образоваться за считаные дни. Впрочем, на это могло уйти и несколько лет. Главное, это означает, что в других подобных системах спутники астероидов могут легко менять свою форму, а их поверхность может быть молодой.

Через несколько лет ученые получат возможность проверить эти выводы. В октябре 2024 года Европейское космическое агентство планирует запустить к системе Дидима миссию Hera. Станция с камерами, высотомером, спектроскопом и парой сопровождающих кубсатов сможет напрямую изучить состав, строение и физические свойства материи Дидима и Диморфа. К астероиду станция должна будет прибыть в декабре 2026 года.