Der Asteroid Didymos spuckt Steine ins All.
Als letzten Herbst die DART-Mission der NASA in einem dramatischen (und erfolgreichen) Versuch, die Umlaufbahn des Objekts zu verändern, auf Didymos‘ Mond Dimorphos einschlug, bekam DART einen kurzen Blick auf das Didymos-System, bevor die Sonde absichtlich in Stücke gerissen wurde.
Neben der Demonstration der Fähigkeit, zukünftige Asteroideneinschläge auf der Erde zu verhindern, sammelte DART auch neue Informationen über die Dynamik des Asteroidenpaars. Die gesammelten Daten deuten darauf hin, dass Didymos aktiv Material in den Weltraum schleudert, und es gibt wahrscheinlich Millionen anderer kleiner Asteroiden, die dies ständig im gesamten Sonnensystem tun.
Das populäre Bild eines Asteroiden als unveränderlicher, fester Felsbrocken hat sich in den letzten Jahren verflüchtigt, da wir mehr über diese Objekte erfahren haben. Einige Asteroiden passen zwar in diese Klassifizierung, aber ebenso viele nicht. Asteroiden sind Trümmer, die bei der Entstehung des Sonnensystems übrig geblieben sind, und viele von ihnen sind kaum mehr als lose Trümmerhaufen, die durch die Schwerkraft schwach zusammengehalten werden.
Der Asteroid Bennu, der 2020 von der NASA-Mission OSIRIS-REx besucht wurde, ist ein Paradebeispiel. Als OSIRIS-REx aufsetzte, um eine Probe zu entnehmen, versank es fast zwei Meter tief in der lockeren Oberfläche wie ein Kind in einem Bällebad. Das Raumschiff fotografierte auch unerwartet Material, das vom Asteroiden in den Weltraum ausgestoßen wurde, was darauf hindeutet, dass diese Objekte aktiver und dynamischer sind als bisher angenommen.
Didymos wird seit einiger Zeit in Vorbereitung auf DART und die Folgemission Hera der Europäischen Weltraumorganisation untersucht. Jetzt, da DART den Asteroiden aus der Nähe gesehen hat, verfügen die Forscher über eine Fülle von Daten über seine Form, Masse und Rotation.
Eine Sache, die sie gelernt haben, ist, dass es sich dreht, und zwar ziemlich schnell, wobei es alle 2 Stunden und 16 Minuten eine volle Drehung durchführt. Bei diesen Geschwindigkeiten ist Didymos laut einem kürzlich auf ArXiv veröffentlichten Preprint ein Asteroid „am Rande der Stabilität“.
Am Äquator, wo die Auswirkungen des Spins am stärksten sind, können Steine und Staub von der Oberfläche abheben, schweben oder sich in die Umlaufbahn bewegen.
„Massive Partikel schweben möglicherweise für einige Zeit, landen auf der Oberfläche und heben wieder ab, wiederholen solche Zyklen immer wieder oder landen einfach in Breiten, von denen ein weiteres Abheben nicht möglich ist“, schreiben die Autoren.
Die letzten Momente des DART-Raumschiffs, als es auf dem Weg zum Aufprall auf Dimorphos an Didymos vorbeifährt.
Einige der schwimmenden Felsen erreichen die Umlaufbahn, und einige davon werden wahrscheinlich auf dem Mond Dimorphos abgelagert. Kleinere Partikel können sogar aus dem System entkommen und vom Sonnenwind für immer weggeblasen werden.
Interessanterweise neigen große Objekte dazu, länger über Wasser zu bleiben als kleine. Dies liegt daran, dass auf der Tagseite des Asteroiden der Druck der Sonnenstrahlung die kleineren Körner schnell wieder an die Oberfläche drückt.
Diese Schlussfolgerungen sind etwas vorläufig, da sie auf besten Schätzungen der Größe, Zusammensetzung und Form des Asteroiden basieren, die die Hera-Mission bei ihrer Ankunft im Jahr 2027 bestätigen können sollte. Aber das Prinzip, das funktioniert, gilt im gesamten Sonnensystem: Wenn Die Erde drehte sich schnell genug (einmal alle 84 Minuten), es wäre möglich, vom Äquator in die Umlaufbahn zu springen, so wie diese Felsen sich schnell drehende Asteroiden wie Didymos abheben.
Die übermäßig schnelle Rotation von Didymos – und anderen ähnlichen Asteroiden – ist ein solarbetriebenes Phänomen.
Diese Asteroiden stehen unter dem Einfluss des YORP-Effekts, bei dem die Sonne verschiedene Teile eines Asteroiden je nach Albedo auf unterschiedliche Temperaturen erhitzt. Diese Wärme wird später abgestrahlt und erzeugt Schub. Es ist ein winziger Effekt, aber er baut sich im Laufe der Zeit auf und kann schließlich einen Asteroiden immer schneller herumschieben, wie der Wind eine Windmühle dreht.
Astronomen haben sogar gesehen, wie sich Asteroiden durch den YORP-Effekt selbst in Stücke gerissen haben, wie der Asteroid P/2013 R3 im Jahr 2013.
Es ist unwahrscheinlich, dass Didymos in absehbarer Zeit eine so dramatische schnelle außerplanmäßige Demontage erleben wird. 97 % der Partikel, die von der Oberfläche abheben, landen innerhalb von fünf Stunden wieder. Aber es ist etwas, was Missionsplaner möglicherweise für zukünftige Raumfahrzeuge berücksichtigen müssen, die sich schnell drehenden Asteroiden nahe nähern, wenn sie Schäden an der Sonde vermeiden wollen.
Die Studie erscheint auf der arXiv Preprint-Server.
Mehr Informationen:
Nair Trógolo et al., Angehobene Partikel von der sich schnell drehenden Primärwicklung des erdnahen Asteroiden (65803) Didymos, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.07333