Ce que la NASA a appris 5 mois plus tard

La mission DART (Double Asteroid Redirection Test) de la NASA avait deux objectifs principaux: montrer qu’un astéroïde pouvait être ciblé lors d’une rencontre à grande vitesse et démontrer que l’orbite de la cible pouvait être modifiée – une technique que les astronomes espèrent utiliser pour la défense planétaire devrait une roche spatiale dangereuse vient à notre rencontre.

« DART a réussi les deux », rapportent les astronomes dans une nouvelle étude (s’ouvre dans un nouvel onglet). Le succès retentissant de la mission montre qu’un « impacteur cinétique » comme DART est une « technique viable pour potentiellement défendre la Terre si nécessaire », notent les chercheurs dans un autre (s’ouvre dans un nouvel onglet) nouvelle étude.

Ces deux études font partie d’une série de cinq articles DART publiés en ligne mercredi 1er mars dans la revue Nature. Dans les cinq études, les astronomes ont partagé des découvertes supplémentaires de la mission en utilisant les données que la sonde a envoyées chez elle avant sa collision avec Dimorphos, une lune de l’astéroïde Didymos de 2 560 pieds de large (780 mètres), le 26 septembre 2022. , et à la suite de l’accident.

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Les derniers résultats se concentrent sur la reconstruction des derniers instants de DART ; des calculs précis de combien le vaisseau spatial a changé l’orbite de sa cible ; Les queues jumelles déroutantes de Dimorphos; et des moments clés de la mission capturés par un réseau de télescopes scientifiques citoyens dans le monde entier.

Bien que les chercheurs étudient toujours les données DART, ils développent déjà une mission suite : le vaisseau spatial Hera de l’Agence spatiale européenne, qui devrait être lancé en octobre 2024 et atteindre Didymos deux ans plus tard. Hera devrait étudier en détail le système Didymos-Dimorphos, y compris le cratère formé par le plongeon de DART.

« Cette situation est rare pour l’exploration planétaire, et c’est très excitant ! » Carolyn Ernst, scientifique planétaire au Laboratoire de physique appliquée (APL) de l’Université Johns Hopkins et co-auteur de l’une des études (s’ouvre dans un nouvel onglet)a déclaré à Space.com dans un e-mail.

Les derniers instants de DART en détail

Un mois avant son impact, la sonde DART a commencé à envoyer des photos à domicile une fois toutes les cinq heures, qui ont été traitées par une équipe de navigation optique au sol, rapportent les chercheurs dans les nouveaux articles.

Environ quatre heures avant l’impact, les chercheurs ont cédé le contrôle à DART et lui ont permis de naviguer par lui-même à l’aide de son système autonome SMART Nav, qui a également traité les images à bord pour identifier d’abord Didymos, puis Dimorphos.

L’équipe de mission savait déjà que Dimorphos serait caché de la vue du vaisseau spatial pendant une grande partie de ce temps, alors ils ont gardé DART se déplaçant vers Didymos jusqu’à ce qu’il soit capable de détecter Dimorphos, le plus petit et le plus faible des deux – ce qu’il a fait 73 minutes avant claquant dedans, disent les chercheurs.

« C’était incroyable de le voir pour la première fois – personne n’avait jamais acquis une image résolue de Dimorphos auparavant », a déclaré Ernst. Cette image montrait que la surface de Dimorphos était parsemée de rochers, semblables à des astéroïdes en tas de décombres comme Ikotawa, Bennu ou Ryugu.

Environ 2,5 minutes avant de s’écraser, la sonde DART a cessé de manœuvrer pour se stabiliser et réduire la gigue et le frottis dans ses images finales, ont noté les chercheurs dans un (s’ouvre dans un nouvel onglet) des cinq nouvelles études. Tout au long de cette phase, le vaisseau spatial a cliqué sur une image toutes les secondes, y compris une image de son site d’impact, une parcelle de Dimorphos couvrant 9 472 pieds carrés (880 m²) – la dernière chose qu’il a renvoyée à la maison 1,8 seconde avant de plonger entre deux gros rochers sur le astéroïde comme prévu.

DART s’est approché de Dimorphos à un angle de 73 degrés et avait ses panneaux solaires légèrement inclinés, de sorte que la sonde a fini par effleurer l’un des rochers juste avant l’impact. Avant cette mission, les chercheurs n’avaient aucune idée de l’apparence de Dimorphos – cela aurait pu être n’importe quoi, d’une collection de décombres à un seul gros rocher.

À l’aide des données de DART, les chercheurs ont modélisé la forme de l’astéroïde à l’aide d’une technique appelée stéréophotoclinométrie, qui est souvent utilisée pour modéliser les formes de petits corps. Ils ont découvert que Dimorphos est un sphéroïde aplati, comme un ballon de rugby, d’un diamètre de 580 pieds (177 m).

« Clairement, ça ressemble à une collection de rochers ! » Ernst a déclaré, ajoutant qu’elle était surprise de voir à quel point l’astéroïde était ellipsoïdal.

Ernst a déclaré que son équipe travaille sur de nouveaux modèles et expériences pour mieux comprendre ce qui s’est exactement passé lors de l’impact de DART et comment l’événement a changé l’orbite et la rotation de l’astéroïde, ce qui sera essentiel pour appliquer cette technique d’impact cinétique pour la défense planétaire.

« Il y a beaucoup, beaucoup plus de choses à apprendre », a-t-elle déclaré.

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Comment l’impact a si radicalement changé l’orbite de Dimorphos

Lorsque DART a percuté Dimorphos, le vaisseau spatial a frappé comme prévu sur l’hémisphère principal de Dimorphos, celui tourné vers l’avant lorsque la roche se déplace autour du soleil. Les chercheurs avaient planifié l’impact de cette manière afin de maximiser le transfert d’élan du vaisseau spatial vers l’astéroïde, aidant à le rapprocher de Didymos.

Auparavant, l’astéroïde faisait le tour de Didymos toutes les 11 heures et 55 minutes. Les astronomes ont annoncé en octobre 2022 que DART avait réussi à raccourcir l’orbite de Dimorphos de 32 minutes, ce que l’une des nouvelles études ajuste à 33 minutes.

Imaginez l’impact comme si vous jouiez au billard dans l’espace : un vaisseau spatial solide s’écrase sur un astéroïde solide et aucun matériau n’est éjecté. Dans ce scénario, les chercheurs s’attendaient à ce que DART réduise sept minutes de l’orbite de Dimorphos. (DART n’avait qu’à réduire la période orbitale de 73 secondes pour être salué comme un succès.)

Si l’astéroïde s’avérait être un tas de roches relativement lâches, cependant, les chercheurs ont estimé un changement d’orbite beaucoup plus élevé, jusqu’à 40 minutes.

Lorsque DART a plongé dans Dimorphos, il a confirmé ce dernier scénario : au moins 2,2 millions de livres (1 million de kilogrammes) de matériau dynamité ont fourni un élan supplémentaire, ce qui a été essentiel pour raccourcir la période orbitale de l’astéroïde de 33 minutes, l’une des nouvelles études trouvées.

« J’ai été, comme beaucoup d’entre nous dans l’équipe, surpris de constater un transfert d’élan aussi important », a déclaré Andrew Cheng, l’auteur principal de l’étude. (s’ouvre dans un nouvel onglet) qui a mesuré le transfert d’élan de DART vers Dimorphos, a déclaré Space.com dans un e-mail.

Les chercheurs avaient prédit que cela pourrait arriver, donc ce n’était pas une surprise totale – mais c’était néanmoins excitant. Le matériau dynamité a agi de la même manière qu’un pistolet déclenché: il a rebondi contre Dimorphos à cause du recul, augmentant l’élan transféré à l’astéroïde au-delà de ce que la masse et la vitesse de DART auraient pu contribuer à elles seules.

Les chercheurs ont utilisé l’instrument DRACO de DART pour enregistrer les positions de Didymos et Dimorphos l’un par rapport à l’autre lorsque la sonde s’est approchée du système d’astéroïdes. Ces images, qui incluent les derniers instants de DART, ont été « un ajout fantastique » pour l’analyse, a déclaré Cristina Thomas, astronome à la Northern Arizona University et co-auteur de l’une des dernières études, à Space.com dans un e-mail.

En utilisant les données des télescopes sur les sept continents, l’équipe a calculé le changement de 33 minutes de l’orbite de Dimorphos « malgré la présence d’éjectas dans toutes nos observations », a-t-il noté dans l’étude. L’équipe a également découvert que le crash de DART n’avait pas modifié la période orbitale de Didymos autour du centre de masse du duo d’astéroïdes, qui est toujours de 2,26 heures.

Ce test est le premier et jusqu’à présent le seul qui montre que nous pouvons utiliser des impacteurs cinétiques comme DART pour dévier les astéroïdes. Comme de nombreux astéroïdes sont des tas similaires de débris rocheux, les chercheurs affirment que les matériaux projetés par des impacts de vaisseaux spatiaux comme DART peuvent entraîner un élan supplémentaire significatif et, par conséquent, une plus grande déviation des cibles.

« Cela signifie que nous pourrions modifier la trajectoire d’un astéroïde avec moins de temps d’avertissement », a déclaré Thomas. « Ce fait serait extrêmement important si nous devions dévier une cible réelle. »

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Les mystérieuses queues jumelles restent inexpliquées

Nous connaissons une douzaine d’astéroïdes actifs, qui sont des roches spatiales qui ressemblent à des astéroïdes mais se comportent comme des comètes, avec des queues qui s’étendent parfois sur 1,6 million de kilomètres. Alors que les astronomes pensent que les collisions d’astéroïdes ont probablement conduit à de telles caractéristiques, ils n’ont jamais observé le processus directement.

Ainsi, lorsque DART s’est écrasé sur Dimorphos, les chercheurs disposaient d’un rare siège au premier rang pour observer les débris éjectés à partir du moment où ils ont explosé hors de l’astéroïde. L’équipe a utilisé le télescope spatial Hubble pour imager l’éjecta pendant 18,5 jours, en commençant 15 minutes après l’impact, selon l’une des nouvelles études (s’ouvre dans un nouvel onglet).

Peu de temps après l’impact, le matériau éjecté s’est transformé en une forme conique avec des touffes de roches de différentes tailles volant jusqu’à 500 km de l’astéroïde. Ces éjectas non uniformes montrent que Dimorphos a probablement une surface rocheuse mais un intérieur en tas de gravats, selon les chercheurs.

Trois heures après la collision, la première queue de poussière a émergé dans une direction opposée au cône d’éjecta, et le rayonnement du soleil l’a étiré sur plus de 930 miles (1 500 km) – à tel point qu’il « a dépassé la couverture spatiale de nos images, » notent les chercheurs dans l’étude.

Ils ont vu une deuxième queue se former entre le 2 et le 5 octobre, et l’augmentation de la poussière dispersée a diminué la luminosité globale du système Didymos. L’équipe a suivi la queue jusqu’à ce qu’elle disparaisse deux semaines et demie plus tard. Alors que les astronomes connaissent quelques astéroïdes à queue jumelle, ils ne s’attendaient pas à ce que Dimorphos les exhibe.

« Quand j’ai vu ces images pour la première fois », a déclaré Jian-Yang Li, astronome au Planetary Science Institute de Tucson, en Arizona, et auteur principal de l’étude, à Space.com dans un e-mail, « je pensais que mes yeux me trompaient, ou il pourrait y avoir des problèmes avec les images.

Bien que les chercheurs ne sachent pas encore comment la double queue s’est formée, Li a déclaré que cela pouvait s’expliquer soit par quelques roches dynamitées réimpactant Dimorphos ou Didymos, soit par des roches plus grosses entrant en collision puis se désintégrant en petits morceaux.

Les plus petites particules éjectées s’étendant sur quelques centimètres flotteront probablement dans le système Didymos-Dimorphos pendant quelques mois, tandis que les plus grosses pourraient rester encore plus longtemps, tant qu’elles ne touchent ni Didymos ni Dimorphos, ou ne s’approchent pas trop près. pour eux, a dit Li.

Deux queues de poussière éjectées du système d’astéroïdes Didymos-Dimorphos sont visibles sur les images du télescope spatial Hubble, documentant les conséquences persistantes de l’impact du test de redirection des astéroïdes doubles (DART) de la NASA le 26 septembre 2022. (Crédit image : NASA, ESA, STScI, Jian-Yang Li (PSI) ; Traitement d’image : Joseph DePasquale)

Des astronomes citoyens capturent les moments clés du crash de DART

Bien que cette mission ait été l’une des rares à s’appuyer sur des observations au sol pour son succès, il y avait très peu d’endroits sur Terre où le système Didymos était visible au moment du crash de DART.

Ainsi, malgré l’importance de la mission, « les astronomes ne pouvaient pas simplement tourner certains de leurs meilleurs télescopes (comme Keck à Hawaï) pour la regarder, car ils n’étaient pas au bon endroit au bon moment », Ariel Graykowski, astronome au L’institut SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) de Mountain View, en Californie, a déclaré à Space.com dans un e-mail.

Les astronomes craignaient également que Dimorphos se déplace trop vite pour que Hubble ou même le puissant télescope spatial James Webb capture de bonnes images. Heureusement, les deux télescopes ont fonctionné de manière synchronisée et ont enregistré des données précieuses. Mais leurs observations ont été retardées d’au moins 15 minutes et, par conséquent, n’incluaient pas d’images au moment de l’impact.

Ainsi, des citoyens astronomes de l’île de la Réunion dans l’océan Indien et de Nairobi au Kenya ont utilisé l’eVscope Unistellar, l’un des plus petits télescopes ayant observé le système Didymos lors du crash de DART. À partir des données résultantes, l’équipe a estimé que la masse du nuage de poussière était de 0,3% à 0,5% de celle de Dimorphos.

« Ce réseau de télescopes était le meilleur outil, et peut-être même un outil nécessaire pour y parvenir », a déclaré Graykowski, l’auteur principal d’une étude (s’ouvre dans un nouvel onglet) qui ont signalé des observations sur l’impact de DART (s’ouvre dans un nouvel onglet) à l’aide de télescopes scientifiques citoyens.

Son équipe a également découvert que l’impact avait fait grimper la luminosité du système à une magnitude de 2,29, soit près de 10 fois – à tel point que cela a conduit à des spéculations selon lesquelles Dimorphos s’est séparé, a déclaré Graykowski. L’astéroïde a retrouvé sa luminosité d’origine un peu plus de deux semaines plus tard, et les résultats de l’étude confirment que Dimorphos est sain et sauf, bien qu’avec une masse moindre.

« C’est bien, car le but était de dévier l’astéroïde, pas de le détruire ! » dit Graykowski.

En plus de la luminosité accrue du système, son équipe a également remarqué que Didymos avait légèrement rougi peu de temps après le plongeon de DART. Ce changement de couleur pourrait être dû soit à notre angle de vision de l’épais nuage de poussière, soit à son matériau irradié, a déclaré Graykowski. Les chercheurs ont constaté un effet de rougissement similaire dans l’épais nuage de poussière causé par le vaisseau spatial Deep Impact de la NASA lorsqu’il s’est écrasé sur la comète Tempel 1, dont la couleur est revenue à la normale une fois le nuage de poussière disparu.

Graykowski a déclaré que la nouvelle étude était une collaboration entre huit astronomes de l’Institut SETI et de nombreux scientifiques citoyens, allant des amateurs aux professeurs de physique et d’astronomie, qui ont volontairement partagé leurs observations sur l’impact de DART.

« Les astronomes citoyens d’Unistellar sont absolument la force motrice de ce travail », a déclaré Graykowski. « Dès l’acceptation [of the paper]nous avons tous convenu que nous ferions la fête avec une part de gâteau au fromage dans nos régions respectives du monde !

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