Hubble sieht Felsbrocken, die vom Asteroiden Dimorphos entweichen

Abweichende Asteroiden stellen eine echte Kollisionsgefahr für die Erde dar. Wissenschaftler schätzen, dass vor 65 Millionen Jahren ein mehrere Kilometer großer Asteroid auf der Erde einschlug und neben anderen Lebensformen auch die Dinosaurier in einem Massensterben auslöschte. Im Gegensatz zu den Dinosauriern kann die Menschheit diesem Schicksal entgehen, wenn wir anfangen zu üben, wie man einen erdnahen Asteroiden aus der Bahn wirft.

Das ist schwieriger, als es in Science-Fiction-Filmen wie „Deep Impact“ dargestellt wird. Planetenforscher müssen zunächst wissen, wie Asteroiden entstanden sind. Handelt es sich um umherfliegende Schutthaufen aus lose verklumpten Steinen oder um etwas Substanzielleres? Diese Informationen würden dabei helfen, Strategien zur erfolgreichen Abwehr eines bedrohlichen Asteroiden bereitzustellen.

Als ersten Schritt führte die NASA ein Experiment durch, bei dem sie in einen Asteroiden einschlug, um zu sehen, wie er gestört wird. Der Einschlag der Raumsonde DART (Double Asteroid Redirection Test) auf den Asteroiden Dimorphos ereignete sich am 26. September 2022. Astronomen verfolgen mit dem Hubble-Weltraumteleskop weiterhin die Folgen der kosmischen Kollision.

Eine Überraschung ist die Entdeckung mehrerer Dutzend Felsbrocken, die nach dem Einschlag vom Asteroiden abgehoben wurden. Auf Hubble-Bildern sehen sie aus wie ein Bienenschwarm, der sich sehr langsam vom Asteroiden entfernt. Dies könnte bedeuten, dass ein Aufprall auf einen der Erde nähernden Asteroiden dazu führen könnte, dass eine Ansammlung bedrohlicher Felsbrocken auf uns zusteuert.

Der beliebte Rocksong „Shake, Rattle and Roll“ aus dem Jahr 1954 könnte die Titelmusik für die neueste Entdeckung des Hubble-Weltraumteleskops darüber sein, was mit dem Asteroiden Dimorphos nach dem DART-Experiment (Double Asteroid Redirection Test) der NASA passiert. DART traf Dimorphos am 26. September 2022 absichtlich und veränderte dabei leicht die Flugbahn seiner Umlaufbahn um den größeren Asteroiden Didymos.

Astronomen haben mithilfe der außergewöhnlichen Empfindlichkeit von Hubble einen Schwarm Felsbrocken entdeckt, der möglicherweise vom Asteroiden abgeschüttelt wurde, als die NASA das halbtonnenschwere DART-Impaktor-Raumschiff absichtlich mit etwa 14.000 Meilen pro Stunde in Dimorphos rammte.

Laut Hubble-Photometrie haben die 37 frei herumgeschleuderten Felsbrocken einen Durchmesser von 90 bis 60 Metern. Sie driften mit etwas mehr als einer halben Meile pro Stunde vom Asteroiden weg – ungefähr der Schrittgeschwindigkeit einer Riesenschildkröte. Die Gesamtmasse dieser entdeckten Felsbrocken beträgt etwa 0,1 % der Masse von Dimorphos.

„Das ist eine spektakuläre Beobachtung – viel besser als ich erwartet hatte. Wir sehen eine Wolke aus Felsbrocken, die Masse und Energie vom Einschlagziel wegtragen. Die Anzahl, Größe und Form der Felsbrocken stimmen damit überein, dass sie durch den Einschlag von der Oberfläche von Dimorphos geschleudert wurden“, sagte David Jewitt von der University of California in Los Angeles, ein Planetenwissenschaftler, der Hubble verwendet hat, um Veränderungen im Asteroiden während und nach dem DART-Einschlag zu verfolgen.

„Dies verrät uns zum ersten Mal, was passiert, wenn man einen Asteroiden trifft und sieht, wie Material in den größten Größen herauskommt. Die Felsbrocken gehören zu den schwächsten Dingen, die jemals in unserem Sonnensystem abgebildet wurden.“

Jewitt sagt, dass dies eine neue Dimension für die Untersuchung der Nachwirkungen des DART-Experiments mit der kommenden Raumsonde Hera der Europäischen Weltraumorganisation ESA eröffnet, die Ende 2026 den binären Asteroiden erreichen wird. Hera wird eine detaillierte Post-Einschlag-Untersuchung des anvisierten Asteroiden durchführen.

„Die Felsbrockenwolke wird sich immer noch auflösen, wenn Hera ankommt“, sagte Jewitt. „Es ist wie ein sehr langsam expandierender Bienenschwarm, der sich schließlich entlang der Umlaufbahn des Doppelsternpaares um die Sonne ausbreitet.“

Bei den Felsbrocken handelt es sich höchstwahrscheinlich nicht um zerschmetterte Teile des winzigen Asteroiden, der durch den Einschlag entstanden ist. Sie waren bereits über die Oberfläche des Asteroiden verstreut, wie aus dem letzten Nahaufnahmebild hervorgeht, das die Raumsonde DART nur zwei Sekunden vor der Kollision aufgenommen hatte, als sie sich nur sieben Meilen über der Oberfläche befand.

Jewitt schätzt, dass der Einschlag zwei Prozent der Felsbrocken auf der Oberfläche des Asteroiden abgeschleudert hat. Er sagt, dass die Felsbrockenbeobachtungen von Hubble auch eine Schätzung für die Größe des DART-Einschlagskraters liefern. „Die Felsbrocken könnten aus einem Kreis von etwa 160 Fuß Durchmesser (der Breite eines Fußballfeldes) auf der Oberfläche von Dimorphos ausgegraben worden sein“, sagte er. Hera wird schließlich die tatsächliche Kratergröße bestimmen.

Dimorphos könnte sich vor langer Zeit aus Material gebildet haben, das der größere Asteroid Didymos in den Weltraum schleuderte. Unter anderem könnte sich der Mutterkörper zu schnell gedreht haben oder durch eine Streifkollision mit einem anderen Objekt Material verloren haben. Das ausgestoßene Material bildete einen Ring, der durch die Schwerkraft zu Dimorphos verschmolz. Dies würde es zu einem fliegenden Schutthaufen aus felsigem Schutt machen, der durch eine relativ schwache Schwerkraft locker zusammengehalten wird. Daher ist der Innenraum wahrscheinlich nicht massiv, sondern hat eine Struktur, die eher einer Weintraube ähnelt.

Es ist nicht klar, wie die Felsbrocken von der Oberfläche des Asteroiden gehoben wurden. Sie könnten Teil einer Auswurfwolke sein, die vom Hubble und anderen Observatorien fotografiert wurde. Oder eine seismische Welle des Einschlags ist möglicherweise durch den Asteroiden gerasselt – als würde man mit einem Hammer auf eine Glocke schlagen – und die Trümmer von der Oberfläche abschütteln.

„Wenn wir den Felsbrocken bei künftigen Hubble-Beobachtungen folgen, verfügen wir möglicherweise über genügend Daten, um die genaue Flugbahn der Felsbrocken zu bestimmen. Und dann werden wir sehen, in welche Richtung sie von der Oberfläche aus geschleudert wurden“, sagte Jewitt.

Die Ergebnisse werden veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.