Imágenes en primer plano del choque del asteroide DART revelan restos complejos

En 2022, la prueba de redireccionamiento de doble asteroide (DART) de la NASA se estrelló contra el asteroide Dimorphos en una prueba exitosa de tecnología de defensa planetaria. Ese éxito se midió por un cambio significativo en la órbita de Dimorphos alrededor del asteroide más grande Didymos. Desde entonces, varios observatorios han analizado los datos para intentar reconstruir lo que nos dicen los escombros del impacto sobre la estructura del asteroide.

Todas estas observaciones tuvieron lugar a gran distancia del impacto. Pero DART trajo un pequeño CubeSat llamado LICIACube y lo dejó caer en una trayectoria unas semanas antes del impacto. Tomó un tiempo traer todas las imágenes de LICIACube a la Tierra y analizarlas, pero ahora están llegando los resultados y brindan pistas sobre la composición y la historia de Dimorphos, además de por qué el impacto tuvo un efecto tan grande en su órbita.

Seguimiento de escombros

LICIACube tenía a bordo reproductores de imágenes de campo estrecho y de campo amplio (llamados LEIA y LUKE a través de algunos backronyms cuidadosamente elegidos). Arrastró a DART por el área de impacto durante unos tres minutos y capturó imágenes comenzando aproximadamente un minuto antes del impacto y continuando durante más de cinco minutos después.

Estos mostraron que el impacto creó un complejo campo de escombros. En lugar de un simple cono de material, había filamentos y grupos de material eyectado, todos moviéndose a diferentes velocidades. Un artículo, publicado hoy en Nature, intenta catalogar gran parte de ello. Así, por ejemplo, identifica una corriente de eyección que aparece en las primeras imágenes posteriores al impacto y puede monitorearse hasta que se detenga la imagen. En este punto, se ha extendido más de cinco millas desde el lugar del impacto. Resulta una velocidad de unos 50 metros por segundo.

Por otra parte, había una masa de material que permaneció visible durante aproximadamente un minuto y medio y se desplazaba a una velocidad de unos 75 metros por segundo; un segundo grupo se movía aproximadamente a la mitad de esa velocidad.

El material que se movía más rápido que pudieron rastrear fue expulsado a unos 500 metros por segundo, o unos 1.800 kilómetros por hora (1.100 mph). Y esto ayuda a resaltar el valor de LICIACube, ya que las mejores observaciones que tenemos a distancia fueron realizadas por el Hubble, y solo detectó objetos que se movían a la mitad de esa velocidad.

Curiosamente, el material expulsado inicialmente aparece de color rojizo, pero con el tiempo cambia gradualmente a un color más azul. Los investigadores sugieren que esto podría significar que la superficie del asteroide se enrojeció por la exposición a la radiación y que el primer material que salió del impacto provino de la superficie. Posteriormente, a medida que más material salía del interior, el enrojecimiento disminuía.

A finales del año pasado, un artículo independiente se centró en el tamaño del cono de escombros. Usándolos, trabajó hacia atrás para evaluar dónde llegó el cono a la superficie de Dimorphos. Con base en esto, los investigadores involucrados estimaron que el material provenía de un cráter de aproximadamente 65 metros de diámetro.

Un interior débil

El seguimiento de todos los desechos complejos es importante en parte porque influyó en la eficacia de DART. Sabemos exactamente cuánto impulso llevó la nave espacial DART a la colisión, y podemos compararlo con las estimaciones de la cantidad necesaria para cambiar la órbita de Dimorphos. Según las estimaciones de la magnitud del cambio orbital, así como de la masa inicial de Dimorphos, está bastante claro que el impulso de DART no puede explicar todo el cambio. Entonces, una parte importante del intercambio de impulso se produjo cuando los escombros del impacto le quitaron impulso a Dimorphos.

Otro artículo toma los datos de LICIACube sobre la eyección y los utiliza para intentar estimar las propiedades internas de Dimorphos. Se utilizó un modelo de física de colisión para probar una variedad de composiciones internas del asteroide que variaban según la densidad, la cantidad de roca sólida frente a material suelto y otras características. Los mejores resultados provinieron de un cuerpo poroso de densidad relativamente baja que no tiene muchas rocas grandes cerca de su superficie.

Dada esta estructura, los investigadores concluyen que DART probablemente causó una alteración global de la estructura de su objetivo.

La estructura débil y fragmentada de Dimorphos se parece mucho a lo que hemos visto durante las visitas a los llamados «asteroides de pila de escombros» como Bennu y Ryugu. Lo sorprendente es que es mucho más débil que la estructura de su vecino más grande, Didymos. Sin embargo, esto es consistente con los modelos de cómo se debió formar Dimorphos. Estos suponen que Didymos liberó material, parte del cual quedó ligado gravitacionalmente y terminó en órbita.

Una forma de que esto suceda es mediante una colisión, pero se esperaría que fuera lo suficientemente energética como para liberar una amplia gama de materiales de Didymos. Sin embargo, una alternativa es que el calentamiento solar podría aumentar la rotación de Didymos hasta que ya no tenga suficiente fuerza gravitacional para retener todo su material. En este caso, es probable que el material más ligero se libere primero de la superficie, quizás debido al tamaño relativamente pequeño del material en Dimorphos.

La buena noticia es que dentro de unos años tendremos una visión aún mejor del sistema posterior al impacto. A finales de 2024, la ESA tiene previsto lanzar una sonda llamada Hera que entrará en órbita alrededor del sistema Didymos/Dimorphos y proporcionará datos detallados sobre las consecuencias de la colisión.

The Planetary Science Journal, 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (Información DOI).

Naturaleza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06998-2

Astronomía Natural, 2024. DOI: 10,1038/s41550-024-02200-3