Material ejetado do DART

May 04, 2023

Nature volume 616, páginas 452–456 (2023) Cite este artigo

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Alguns asteróides ativos foram propostos como resultado de eventos de impacto1. Como os asteróides ativos são geralmente descobertos por acaso somente depois que suas caudas se formaram completamente, o processo de como o material ejetado do impacto evolui para uma cauda, ​​até onde sabemos, não foi observado diretamente. A missão Double Asteroid Redirection Test (DART) da NASA2, além de ter alterado com sucesso o período orbital de Dimorphos3, demonstrou o processo de ativação de um asteroide resultante de um impacto em condições precisamente conhecidas. Aqui relatamos as observações do material ejetado do impacto DART com o Telescópio Espacial Hubble desde o tempo de impacto T + 15 min até T + 18,5 dias em resoluções espaciais de cerca de 2,1 km por pixel. Nossas observações revelam a complexa evolução do material ejetado, que é primeiro dominado pela interação gravitacional entre o sistema binário Didymos e a poeira ejetada e posteriormente pela pressão da radiação solar. O ejetado de menor velocidade se dispersou através de uma cauda sustentada que tinha uma morfologia consistente com as caudas de asteroides previamente observadas, que se pensava serem produzidas por um impacto4,5. A evolução do material ejetado após o experimento de impacto controlado do DART fornece uma estrutura para entender os mecanismos fundamentais que agem em asteróides interrompidos por um impacto natural1,6.

O Telescópio Espacial Hubble (HST) observou o material ejetado uma vez a cada 1,6 h durante as primeiras 8 h após o impacto do DART (tabela de dados estendidos 1) na geometria de visualização mostrada na Fig. 1. A imagem coletada em cerca de T + 0,4 h (Fig. .2a) mostra material ejetado difuso com várias estruturas lineares e aglomerados (concentração de materiais ejetados em velocidades semelhantes) abrangendo quase todo o hemisfério leste de Didymos. Após cerca de T + 2 h, a nuvem de poeira difusa inicial se dissipou e uma morfologia ejetada em forma de cone geral emergiu com as bordas do cone oco mostradas como duas características lineares (l7 e l8) por causa do efeito de profundidade óptica. O cone ejetado mostrou muitas características morfológicas distintas (Fig. 2b–f), algumas das quais são visíveis em várias imagens entre T + 3 e T + 10 he estendendo-se a cerca de 500 km do asteroide. Essas feições moveram-se radialmente para longe do asteróide em velocidades constantes de alguns a cerca de 30 m s-1, conforme projetado no céu (tabela 2 de dados estendidos). O movimento de expansão radial dessas feições sugere que esse material é ejetado diretamente do sistema Didymos sem ser sensivelmente influenciado pela gravidade do sistema ou pela pressão da radiação solar. Com base nos ângulos de posição (ângulo medido do norte para o leste) do cone e um modelo simples (Métodos), descobrimos que o cone ejetado observado é consistente com um ângulo de abertura tridimensional de 125º ± 10º e linha central em um ângulo de posição de 67º ± 8º que é quase paralelo à direção de entrada da espaçonave DART. O cone ejetado observado é mais largo do que o ejetado produzido pelos experimentos de crateras de impacto vertical em meios granulares7,8, embora ângulos de abertura mais amplos possam ser explicados pela curvatura da superfície alvo9 e o ângulo de fricção interna do alvo10, bem como a geometria do projétil11.

O norte do céu está na direção ascendente e o leste está à esquerda nesta visualização. Os diâmetros equivalentes de Didymos (grande esferóide) e Dimorphos (pequeno esferóide) são 761 m e 151 m, respectivamente2. A órbita de Dimorphos em torno de Didymos antes do impacto, representada pelo círculo preto, tem um semieixo maior de 1,206 ± 0,035 km3 e uma excentricidade de <0,03 (ref. 29). Os tamanhos de Didymos e Dimorphos e sua separação na figura estão em escala. Todo o sistema está dentro de um pixel nas imagens HST. Dimorphos orbita Didymos no sentido horário com uma velocidade de aproximadamente 0,17 m s-1. O polo positivo de Didymos (também o polo orbital do sistema) é representado pela linha azul, apontando próximo ao polo celeste sul e 51º fora do plano celeste distante da Terra. O Sol está em um ângulo de posição de 118º, representado pela linha laranja e pelo símbolo de ponto-círculo. O vetor da espaçonave DART é representado pela linha vermelha, com setas, indo de leste a oeste em um ângulo de posição de 68º e dentro de 1º do plano do céu.