Согласно свежим данным, воздействие зонда DART привело не только к изменению времени обращения небольшого спутника Диморфа вокруг Дидимы, но и спровоцировало незначительную модификацию траектории всей двойной системы в пространстве. Полученные сведения повышают доверие специалистов к методу кинетического воздействия, который, при своевременном обнаружении угрозы, способен изменить курс потенциально опасного астероида и предотвратить столкновение с нашей планетой.
Миссия DART (Проект (Double Asteroid Redirection Test) представляет собой первый в истории масштабный опыт по изменению траектории космического объекта. Специалисты планировали проверить технологию, которая в теории способна сдвинуть опасный объект с курса, угрожающего Земле. По оценкам экспертов, для этого не требуется ядерный взрыв, как это часто демонстрируется в фильмах. Достаточно столкновения с астероидом массивного аппарата на высокой скорости.
В качестве объекта исследования была выбрана двойная звездная система, состоящая из небольшого Диморф (диаметром 160 метров), совершающего вращение вокруг более крупного Дидима (диаметр почти 800 метров). Это прекрасная площадка для проведения испытаний. Прежде всего, орбиты Диморфа и Дидима не пересекаются с орбитой Земли, и сами астероиды не представляли угрозы в ходе эксперимента. Кроме того, в двойной системе изменение орбиты одного из тел можно с высокой точностью вычислить на основе изменений в периоде взаимных затмений.
В ноябре 2021 года NASA осуществило запуск миссии DART. В сентябре 2022 года аппарат, имеющий массу приблизительно 600 килограммов, столкнулся с поверхностью Диморфа на скорости 6,7 километров в секунду. В результате столкновения сформировалось обширное облако из пыли и обломков, которое было зафиксировано как наземными, так и космическими телескопами. Результаты эксперимента были признаны успешными: время обращения астероида вокруг своей планеты сократилось на 32 минуты.
До удара космического аппарата Диморф обращался вокруг Дидимы за 11 часов 55 минут. Специалисты предполагали, что столкновение зонда с астероидом уменьшит период обращения Диморфа на несколько минут, однако на деле он сократился на 30 минут. Иными словами, маленький астероид начал вращаться вокруг большого с большей скоростью.
Однако, как оказалось, самое значительное открытие ожидало ученых в будущем. Международная группа астрономов во главе с Рахилом Макади ( Rahil Makadia) исследователи из Иллинойсского университета в США еще два года вели наблюдение за системой астероидов. Их внимание было сосредоточено не на вращении Диморфа вокруг Дидима, а на движении всей системы по орбите вокруг Солнца.
Для определения изменений в траектории требуются точные измерения. Сдвиг орбитального периода и положение астероида после столкновения были незначительными относительно масштабов системы, поэтому для достоверного измерения эффекта потребовались высокоточные фотометрические и астрометрические наблюдения.
Макади объединил группу из нескольких десятков астрономов-любителей, расположенных в разных странах мира. Эти добровольцы наблюдали за прохождением пары астероидов перед фоновыми звездами в различных точках их орбит. Используя точные данные о расположении звезд, исследователи смогли определить местоположение Дидима и Диморфа в космосе с исключительной прецизионностью.
В полученные данные включили радиолокационные измерения, проведенные сотрудниками обсерватории Голдстоун в Калифорнии до и после столкновения космического аппарата с астероидом.
Проанализировав все имеющиеся данные, ученым удалось составить подробную картину произошедшего: столкновение повлияло не только на орбиту Диморфа, но и на траекторию всей системы, вращающейся вокруг Солнца. Согласно расчетам, скорость системы уменьшилась на 11,7 микрометров в секунду, что соответствует 42 миллиметрам в час. Данное незначительное изменение скорости повлекло за собой сокращение расстояния, пройденного системой за один оборот вокруг Солнца, примерно на 720 метров.
С первого взгляда эти данные могут показаться несерьезными. Однако, по словам Макади, суть подхода заключается в работе «с запасом». Благодаря накопительному эффекту, который проявится за годы или даже десятилетия до потенциального сближения с Землей, небольшие корректировки скорости постепенно изменят траекторию астероида, и он окажется немного дальше от исходного курса, и он просто «промахнется» мимо Земли.
Авторы исследования объясняют возникший эффект двумя факторами. Изначально повлиял сам контакт зонда с поверхностью. Кроме того, столкновение с аппаратом спровоцировало выброс пыли и обломков с поверхности Диморфа. Образовавшийся «хвост» действовал как реактивный двигатель: частицы пыли и камни были выброшены в одном направлении, в то время как астероид получил дополнительный импульс в противоположную сторону. Специалисты определили, что вклад каждого из этих факторов в итоговый результат оказался сопоставимым.
Анализ данных позволил более точно определить состав астероидов. Плотность Диморфа оказалась почти в два раза меньше, чем у Дидима: 1540 ± 220 килограммов на кубический метр против 2600 ± 140. Такая плотность указывает на то, что маленький спутник — не монолитный камень, а скорее груда обломков, которая удерживается вместе только собственной гравитацией.
Существует предположение о том, что Диморф мог возникнуть в результате фрагментации, вызванной быстрым вращением Дидимы или столкновением с крупным небесным телом, что привело к выбросу обломков с его поверхности. Наблюдения указывают на сходство материала на поверхности Диморфа и Дидима, что согласуется с этой гипотезой.
Научная работа опубликована в журнале Science Advances.