En 2022, la prueba de redirección de doble asteroide (DART) de la NASA chocó con el asteroide Dimorphos en una prueba exitosa de tecnología de defensa planetaria. Este 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 tratar de descubrir qué nos dicen los escombros del impacto sobre la estructura del asteroide.

Todas estas observaciones ocurrieron a grandes distancias del impacto. Pero DART llevó consigo un pequeño CubeSat llamado LICIACube y lo lanzó 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, así como por qué el impacto tuvo un efecto tan grande en su órbita. .

Seguimiento de escombros

LICIACube tenía a bordo generadores de imágenes de campo estrecho y amplio (llamados LEIA y LUKE por algunas siglas cuidadosamente elegidas). Arrastró el 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 esto. Así, por ejemplo, identifica un flujo de eyección que aparece en las primeras imágenes post-impacto y puede ser seguido hasta que la imagen se detiene. En aquel momento ya se extendía más de ocho kilómetros desde el lugar del impacto. Esto equivale a una velocidad de unos 50 metros por segundo.

Por otra parte, había un grupo de material que fue visible durante aproximadamente un minuto y medio y se desplazaba a unos 75 metros por segundo; un segundo grupo se movía aproximadamente a la mitad de ese ritmo.

El material que se movía más rápido que pudieron rastrear fue expulsado a unos 500 metros por segundo, lo que equivale a 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 las realizó el Hubble, y solo detectó objetos que se movían a la mitad de esa velocidad.

Curiosamente, la eyección inicialmente parece rojiza, pero gradualmente cambia a más azul con el tiempo. 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 emergió del impacto provino de la superficie. Posteriormente, a medida que salió más material del interior, el enrojecimiento disminuyó.

A finales del año pasado, un artículo separado se centró en las dimensiones del cono de escombros. Utilizándolos, trabajó hacia atrás para evaluar dónde golpeó ese cono la superficie de Dimorphos. En base a esto, los investigadores involucrados estimaron que el material provenía de un cráter de unos 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 empuje llevó la sonda DART en la colisión y podemos compararlo con estimaciones de la cantidad necesaria para alterar 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 momento de DART no puede explicar todo el cambio. Por lo tanto, se produjo una cantidad significativa de intercambio de impulso cuando los escombros del impacto alejaron el impulso de Dimorphos.

Un artículo adicional 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 colisiones para probar una variedad de composiciones internas del asteroide que variaban según su densidad, 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 provocó una alteración global en la estructura de su objetivo.

La estructura débil y fragmentada de Dimorphos se parece mucho a lo que hemos visto en 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 postulan que Didymos liberó material, parte del cual permaneció ligado gravitacionalmente y terminó en órbita.

Una forma de que esto suceda es mediante una colisión, pero se espera que sea 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 sea eliminado primero de la superficie, lo que posiblemente explique el 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 planea 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 (Acerca del DOI).

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

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