Dimorphos ist der Mond des erdnahen Asteroiden Didim. Das binäre Asteroidensystem wurde zuvor von der DART-Raumsonde der NASA besucht, die im Jahr 2022 absichtlich mit Dimorphos kollidierte und ihre Umlaufbahn um Didymos veränderte, als Demonstration einer planetaren Verteidigungstechnik, die darauf abzielt, die Flugbahn eines potenziell gefährlichen Asteroiden zu verändern.
Am 7. Oktober startete SpaceX die europäische Raumsonde Hera zum Asteroiden Dimorphos, um die Folgen der Kollision abzuschätzen. Die Hera-Mission der Europäischen Weltraumorganisation wird Dimorphos besuchen, einen Asteroiden, der im September 2022 von der Raumsonde DART (Double Asteroid Redirection Test) der NASA vom Kurs abgekommen ist. Hera wird die Auswirkungen dieser Kollision bewerten und sowohl die Oberfläche als auch die innere Struktur des Asteroiden genauer untersuchen.
Das Hauptraumschiff Hera und seine beiden Cubesat-Partner Milani und Juventas starteten am Montag (7. Oktober) um 10:52 Uhr EST (1452 GMT) mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete von der Raumstation Cape Canaveral in Florida.
Wenn alles gut geht, wird Hera Ende 2026 auf Dimorphos eintreffen. Das Raumschiff wird die Größe und Tiefe des von DART erzeugten Kraters sowie die Wirksamkeit des Einschlags bewerten.
Hera wird außerdem zwei Cubesats einsetzen, um die innere Struktur, die Oberflächenmineralien und die Schwerkraft auf Dimorphos zu untersuchen. Die Daten werden den Forschern helfen, besser zu verstehen, wie sich der Einschlag auf den Asteroiden ausgewirkt hat, und wiederum wertvolle Informationen für zukünftige Missionen zur Asteroidenablenkung liefern.
Die ESA wird mit der bevorstehenden Hera-Mission, deren Start noch in diesem Jahr geplant ist, weiterhin binäre Asteroiden untersuchen. Hera wird eine Fortsetzung der DART-Mission der NASA sein, bei der Dimorphos, ein Mond, der den Asteroiden Didymus umkreist, im Jahr 2022 als Asteroidenablenkungstest zur Durchführung einer Post-Impact-Untersuchung von Dimorphos entdeckt wurde. Dies wird die erste Sonde sein, die auf ein binäres Asteroidensystem trifft.
Ein anderes Instrument, Gaia, half Astronomen, den Schatten zu sehen, den Didymos warf, als er im Jahr 2022 vor weiter entfernten Sternen vorbeizog, eine Beobachtungstechnik, die als Sternfinsternis bekannt ist. Die Durchführbarkeit dieser Methode wurde in den letzten Jahren durch Gaia-Asteroidenbahnen und ultrapräzise Sternkarten radikal verbessert, was den enormen Wert der Mission für die Erforschung des Sonnensystems beweist.
X künstlerische Darstellung von Hera, die an Didymus vorbei in Richtung Dimorphus gleitet
Durch die Untersuchung von Daten, die im Rahmen der DART-Mission (Double Asteroid Redirection Test) der NASA gesammelt wurden, bei der im Jahr 2022 Raumschiffe gezielt auf den Asteroiden Dimorphos einschlugen, hat das Wissenschaftsteam der Mission neue Informationen über die Ursprünge des Ziel-Doppelasteroidensystems und die Gründe für das DART-Raumschiff gewonnen so effektiv bei der Verschiebung der Umlaufbahn von Dimorphos.
In fünf kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Artikeln untersuchte das Team die Geologie eines binären Asteroidensystems, einschließlich des Mondes Dimorphos und des übergeordneten Asteroiden Didymus, um seinen Ursprung und seine Entwicklung zu charakterisieren und seine physikalischen Eigenschaften einzugrenzen.
„Diese Ergebnisse geben uns neue Erkenntnisse darüber, wie sich Asteroiden im Laufe der Zeit verändern können“, sagte Thomas Statler, leitender Wissenschaftler für kleine Körper des Sonnensystems am NASA-Hauptquartier in Washington. „Dies ist nicht nur wichtig für das Verständnis erdnaher Objekte, die im Mittelpunkt der Planetenverteidigung stehen, sondern auch für unsere Fähigkeit, aus diesen Überresten der Planetenentstehung die Geschichte unseres Sonnensystems abzulesen.“ Dies ist nur ein Teil der Fülle an neuen Erkenntnissen, die wir durch DART gewonnen haben.“
Olivier Barnouin und Ronald-Louis Ballouz vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, leiteten die Arbeit, die die Geologie beider Asteroiden analysierte und Schlussfolgerungen über ihre Oberflächenmaterialien und inneren Eigenschaften zog. Mithilfe von Bildern von DART und dem begleitenden CubeSat LICIACube der italienischen Raumfahrtagentur (ASI) beobachtete das Team die Topographie des kleineren Asteroiden Dimorphos, der Felsbrocken unterschiedlicher Größe enthielt. Im Vergleich dazu war der größere Asteroid Didymos in geringeren Höhen glatter, in höheren Lagen jedoch felsig und wies mehr Krater auf als Dimorphos. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass Dimorphos wahrscheinlich infolge einer großen Massendeponie von Didymos getrennt wurde.
Es gibt natürliche Prozesse, die die Rotation kleiner Asteroiden beschleunigen können, und es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass diese Prozesse dafür verantwortlich sein könnten, die Form dieser Körper zu verändern oder sogar dafür zu sorgen, dass Material von ihren Oberflächen ausgeschleudert wird.
Verschiedene auf Didymos beobachtete geologische Merkmale haben Forschern dabei geholfen, die Entstehungsgeschichte von Didymos zu erzählen. Der dreieckige Rücken des Asteroiden (erstes Bild von links), die sogenannte glatte Region, und seine wahrscheinlich ältere, raue „Hochland“-Region (zweite Bild von links) können durch eine Kombination von höhengesteuerten Kippprozessen erklärt werden (drittes Bild). Panel von links). Die vierte Tafel zeigt die Auswirkungen der Rotationsstörung, die Didymos wahrscheinlich durchgemacht hat, um Dimorphos zu bilden. Johns Hopkins APL/Olivier Barnouin/NASA
Die Analyse zeigte, dass sowohl Didymos als auch Dimorphos schwache Oberflächenmerkmale aufweisen, was das Team zu dem Schluss führte, dass Didymos ein 40- bis 130-mal älteres Oberflächenalter als Dimorphos aufweist, wobei ersteres auf 12,5 Millionen Jahre und letzteres auf weniger als 300.000 Jahre geschätzt wird. Die geringe Oberflächenstärke von Dimorphos trug wahrscheinlich zum erheblichen Einfluss von DART auf seine Umlaufbahn bei.
„Die Bilder und Daten, die DART vom Didyma-System gesammelt hat, boten eine einzigartige Gelegenheit, ein binäres erdnahes Asteroidensystem geologisch zu untersuchen“, sagte Barnouin. „Allein aus diesen Bildern konnten wir zahlreiche Informationen über die geophysikalischen Eigenschaften von Didymos und Dimorphos ableiten und unser Verständnis der Entstehung dieser beiden Asteroiden erweitern. Wir verstehen auch besser, warum DART beim Bewegen von Dimorphos so effektiv war.“
Maurizio Paiola vom Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Rom und Co-Autoren führten eine Studie durch, in der sie die Formen und Größen verschiedener Felsbrocken und ihre Verteilungsmuster auf der Oberfläche zweier Asteroiden verglichen. Sie stellten fest, dass die physikalischen Eigenschaften von Dimorphos darauf hindeuten, dass er sich stufenweise gebildet hat, wahrscheinlich aus Material, das er von seinem Mutterasteroiden Didymos geerbt hat. Dieser Befund stützt die vorherrschende Theorie, dass einige binäre Asteroidensysteme aus den ausgeworfenen Überresten eines größeren Primärasteroiden entstehen, die sich im neuen Satelliten des Asteroiden ansammeln.
Alice Lucchetti, ebenfalls vom INAF, und ihre Kollegen fanden heraus, dass thermische Ermüdung – die allmähliche Schwächung und Rissbildung von Material bei Hitzeeinwirkung – Felsbrocken auf der Oberfläche von Dimorphos schnell erodieren kann, wodurch Oberflächenlinien entstehen und die physikalischen Eigenschaften dieses Asteroidentyps verändert werden schneller als bisher gedacht. Die DART-Mission war wahrscheinlich die erste Beobachtung eines solchen Phänomens auf diesem Asteroidentyp.
Unter der Leitung der Forscherin Naomi Murdoch von ISAE-SUPAERO in Toulouse, Frankreich, und Kollegen ermittelte das von den Studenten Jeanne Bigot und Pauline Lombardo verfasste Papier die Tragfähigkeit von Didyme – die Fähigkeit einer Oberfläche, aufgebrachten Belastungen standzuhalten – mit mindestens 1.000-mal niedriger als der von trockenem Sand auf der Erde oder Mondboden. Dies gilt als wichtiger Parameter zum Verständnis und zur Vorhersage der Oberflächenreaktion, auch für die Asteroidenverdrängung.
Colas Robin, ebenfalls von ISAE-SUPAERO, und Co-Autoren analysierten Oberflächenbrocken auf Dimorphos und verglichen sie mit Felsbrocken auf anderen Pfahlasteroiden, darunter Itokawa, Ryugu und Bennu. Die Forscher fanden heraus, dass die Felsbrocken ähnliche Eigenschaften hatten, was darauf hindeutet, dass alle diese Arten von Asteroiden auf ähnliche Weise entstanden und sich entwickelten. Das Team stellte außerdem fest, dass die längliche Form der Felsbrocken rund um die DART-Einschlagstelle darauf hindeutet, dass sie wahrscheinlich durch den Aufprall entstanden sind.
Diese neuesten Ergebnisse zeichnen ein zuverlässigeres Bild der Ursprünge des Didyma-Systems und tragen zum Verständnis der Entstehung solcher Planetenkörper bei. Während sich die Hera-Mission der Europäischen Weltraumorganisation auf einen erneuten Besuch der DART-Einschlagstelle im Jahr 2026 vorbereitet, um die Auswirkungen des allerersten planetaren Verteidigungstests weiter zu analysieren, bietet diese Studie eine Reihe von Tests darüber, was Hera entdecken und zu aktuellen und zukünftigen Erkundungsmissionen beitragen wird Gleichzeitig werden die Verteidigungsfähigkeiten des Planeten gestärkt.
Das Applied Mathematics Laboratory der Johns Hopkins University leitete die DART-Mission für das Planetary Defense Coordination Office der NASA als Projekt des Planetary Mission Program Directorate der Agentur. Die NASA unterstützte die Mission von mehreren Zentren, darunter dem Jet Propulsion Laboratory in Südkalifornien, dem Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, dem Johnson Space Center in Houston, dem Glenn Research Center in Cleveland und dem Langley Research Center in Hampton, Virginia.