El impacto de la misión DART excavó más de cinco millones de kilos de material en el asteroide Dimorfo

El 27 de septiembre de 2022, la misión DART (NASA) colisionó contra su objetivo, el asteroide Dimorfo, y cambió su órbita. Se trataba de la primera misión de prueba de defensa planetaria diseñada para cambiar el curso de un asteroide, y su éxito fue seguido por el análisis intensivo de la colisión, que incluye el estudio de las toneladas de roca que fueron desplazadas y lanzadas al espacio. Los resultados de este análisis se publican en varios artículos, que cuentan con una destacada participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

La misión DART (acrónimo en inglés de Prueba de Redireccionamiento de Asteroide Doble) buscaba demostrar la utilidad del método de impacto cinético para desviar asteroides potencialmente peligrosos sin emplear cargas explosivas. Su objetivo, situado a once millones de kilómetros de la Tierra, era el satélite Dimorfo, de unos 160 metros de diámetro, que orbita en torno al asteroide Dídimo (de 780 metros de diámetro), formando un sistema binario. El impacto de la nave, que viajaba a unos seis kilómetros por segundo, desvió la órbita de Dimorfo y acortó su periodo de traslación respecto a Dídimo en más de media hora, lo que constituyó un éxito del proyecto.

EL MOVIMIENTO DEL MATERIAL

“Sin embargo, quedaban otros muchos otros aspectos por estudiar, en particular en lo que concierne a la caracterización del material eyectado tras la colisión –señala Fernando Moreno, investigador del IAA-CSIC que participa en un estudio publicado en Nature–. Así, desde el mismo momento del impacto y hasta varios meses después, el telescopio espacial Hubble (HST) ha tomado imágenes de ese material y caracterizado su evolución. Aunque una parte del material consiste en partículas expulsadas a alta velocidad, a varios cientos de metros por segundo, y que desaparece del campo de visión de las cámaras rápidamente, hemos podido observar la componente de baja velocidad”.

En este trabajo se presenta un estudio fundamentalmente morfológico de la evolución de ese material, que ha permitido determinar la compleja interacción entre el sistema de asteroides y el polvo bajo la acción de la presión de radiación producida por la luz solar.

“Esta presión de radiación aleja las partículas micrométricas a distancias de varios miles de kilómetros en un par de días, mientras que las partículas más grandes, expulsadas a velocidades cercanas a la velocidad de escape del sistema (de unos cuarenta centímetros por segundo) muestran movimientos espirales alrededor del sistema y una complicada evolución con el paso de los días. Vemos, por ejemplo, la aparición de una cola doble, que podría estar relacionada con el reimpacto de una porción de las partículas más grandes emitidas (boulders) sobre la superficie de Dídimo, o bien con la desintegración de esos mismos boulders debido a una alta velocidad de rotación o por efecto de colisiones mutuas”, indica Fernando Moreno (IAA-CSIC).

La activación de asteroides constituye un fenómeno que ocurre de manera natural en el Sistema Solar y que produce el aumento de brillo del objeto y el despliegue de una cola de polvo similar a la de los cometas. El experimento DART ayudará a caracterizar los asteroides activos naturales en los que las colisiones con otros asteroides actúan como mecanismo de activación. El impacto, por otra parte, habrá generado un cráter en la superficie de Dimorfo, cuyas propiedades, así como la evolución de la dinámica del sistema, serán estudiados por la misión Hera de la Agencia Espacial Europea (ESA), que será lanzada en 2024 y que comenzará el estudio del sistema en 2026.

Las observaciones de la misión DART producirán más resultados en breve. “Caracterizaremos el material eyectado con la aplicación de códigos dinámicos de Monte Carlo, que permiten estudiar la evolución dinámica de las partículas y construir imágenes sintéticas, que revelan a su vez las propiedades del polvo: distribución de tamaños, velocidades y masa total eyectada. Esto es muy importante de cara a la determinación del llamado factor beta sobre la eficiencia de la transmisión del momento lineal en la colisión, aparte del conocimiento que transmite sobre los procesos de colisión naturales en el cinturón de asteroides”, concluye Fernando Moreno (IAA-CSIC), que también colabora en un artículo aceptado en la revista Icarus donde se plantea que haya partículas o rocas que pueden estar siendo emitidas al espacio por la rápida rotación de Dídimo (cada 2.2 horas) y permanecer en órbita alrededor de él. 

LA COMPOSICIÓN DEL ASTEROIDE

Otro equipo, que también cuenta con la participación del IAA-CSIC, estudió cómo el impacto de DART alteró la superficie del asteroide con el telescopio Very Large Array (ESO).

"Cuando observamos los objetos de nuestro Sistema Solar, vemos la luz solar que se dispersa por su superficie o por su atmósfera, que se polariza parcialmente –explica Stefano Bagnulo, investigador del Observatorio y Planetario de Armagh que encabeza el trabajo–. Esto significa que las ondas de luz oscilan a lo largo de una dirección preferente, en lugar de al azar. Rastrear cómo cambia la polarización con la orientación del asteroide en relación con nosotros y con el Sol revela la estructura y composición de su superficie".

El equipo científico de este estudio empleó el instrumento FOcal Reducer / Low dispersion Spectrograph 2 (FORS2), instalado en el VLT, para monitorear el asteroide. “Observamos que el nivel de polarización cayó repentinamente después del impacto y que, al mismo tiempo, el brillo general del sistema aumentó”, destaca Olga Muñoz, investigadora del IAA-CSIC que participa en el trabajo. Una posible explicación sería que el impacto expuso más material prístino del interior del asteroide. "Tal vez el material excavado por el impacto era intrínsecamente más brillante y menos polarizado que el material presente en la superficie, ya que nunca estuvo expuesto al viento ni a la radiación solares", afirma Bagnulo.

Otra posibilidad reside en que el impacto destruyera partículas de la superficie, expulsando así otras mucho más pequeñas a la nube de escombros. Se conoce que, bajo ciertas circunstancias, los fragmentos más pequeños son más eficientes para reflejar la luz y menos eficientes para polarizarla.