Webb ja Hubble tallensivat yksityiskohtaisia näkymiä DARTin törmäyksestä

Kaksi suurta observatoriota, NASA/ESA/CSA James Webb-avaruusteleskooppi ja NASA/ESA Hubble-avaruusteleskooppi, ovat ottaneet kuvia ainutlaatuisesta kokeesta, jolla avaruusalus murskattiin pieneen asteroidiin. NASAn Double Asteroid Redirection Test (DART) – luotaimen törmäys on ensimmäinen kerta, kun Webbia ja Hubblea käytettiin tarkkailemaan samanaikaisesti samaa kohdetta.

Nämä kuvat, Hubblen vasemmalla ja Webbin oikealla, jotka otettiin Dimorphosista useita tunteja sen jälkeen, kun DART osui asteroidikuuhun. Kuvat NASA, ESA, CSA ja STScI.

DART törmäsi tarkoituksella Dimorphosiin 26. syyskuuta 2022 klo 14.15 EEST. Asteroidi on Didymosin kaksoisasteroidijärjestelmän kuun. Se oli maailman ensimmäinen kineettisen törmäystekniikan testi, jossa avaruusaluksella ohjattiin asteroidia muuttamaan kohteen kiertorataa. DART on testi maapallon puolustamiseksi mahdollisia asteroideja tai komeettoja vastaan.

Havainnot ovat enemmän kuin vain toiminnallinen virstanpylväs kummallekin teleskoopille – on olemassa myös keskeisiä tieteellisiä kysymyksiä, jotka liittyvät aurinkokuntamme rakenteeseen ja historiaan, joita tutkijat voivat tutkia yhdistäessään näiden observatorioiden ominaisuuksia.

Nämä NASA/ESA:n Hubble-avaruusteleskoopin ottamat kuvat on otettu 22 minuuttia, 5 tuntia ja 8,2 tuntia DART törmäyksen jälkeen. Kuvissa näkyy laajenevia heitepilviä asteroidista. Kuvat NASA, ESA, CSA ja STScI.

Webbin ja Hubblen yhdessä tekemät havainnot antavat tutkijoille mahdollisuuden saada tietoa Dimorphoksen pinnan rakenteesta ja siitä, kuinka paljon materiaalia törmäyksessä sinkoutui ja kuinka nopeasti se tapahtui. Lisäksi Webbin ja Hubblen välisen suuren aallonpituuksien vaikutuksen tarkkaileminen paljastaa hiukkaskokojen jakautumisen laajentuvassa pölypilvessä, mikä auttaa määrittämään, heittikö se pois paljon suuria kappaleita vai enimmäkseen hienoa pölyä. Näiden tietojen yhdistäminen auttaa tutkijoita ymmärtämään, kuinka tehokkaasti kineettinen isku voi muuttaa asteroidin kiertorataa.

Webb teki yhden havainnon törmäyspaikasta ennen törmäystä ja sitten useita havaintoja seuraavien muutaman tunnin aikana. Webbin Near-Infrared Camera (NIRCam) -kameran kuvissa näkyy tiukka, kompakti ydin, jossa materiaalisävyt näkyvät sirpaleina, jotka virtaavat pois iskukohdan keskustasta.

Vaikutusten havainnointi Webbillä toi lentotoiminnan, suunnittelun ja tiederyhmille erittäin ainutlaatuisia haasteita. Koska asteroidi etenee taivaalla, tiimit työskentelivät törmäystä edeltäneiden viikkojen aikana mahdollistaakseen ja testatakseen menetelmää, jolla seurataan asteroideja, jotka liikkuvat yli 3 kertaa nopeammin kuin Webbille asetettu alkuperäinen seurannan nopeusrajoitus.

Tämä Webbin NIRCam -instrumentin ottama kuva näyttää Dimorphosin noin 4 tuntia törmäyksen jälkeen.  Kuvassa näkyy tiivis, kompakti ydin ja materiaalisäteet, jotka virtaavat pois iskukohdan keskustasta. Terävät piikit ovat Webbin kahdeksan diffraktiosäteitä, jotka aiheutuvat teleskoopin rakenteista. Kuva NASA, ESA, CSA ja STScI.

Tutkijat aikovat myös tarkkailla asteroidia tulevina kuukausina käyttämällä Webbin keski-infrapunainstrumenttia (MIRI) ja Webbin lähi-infrapunaspektrografia (NIRSpec). Spektroskooppiset tiedot antavat tutkijoille käsityksen asteroidin kemiallisesta koostumuksesta.

Webb havaitsi törmäyksen vaikutuksia yhteensä viiden tunnin aikana ja otti 10 kuvaa. Tiedot kerättiin osana Webbin Cycle 1 Guaranteed Time Observation Program 1245 -ohjelmaa, jota johti Heidi Hammel Astronomy-yliopistojen liitosta (AURA).

Hubble onnistui myös tallentamaan havaintoja kuusta ennen törmäystä, sitten taas 15 minuuttia sen jälkeen, kun DART törmäsi Dimorphosin pintaan. Hubblen laajakuvakameran kolme kuvaa näyttävät törmäyksen näkyvässä valossa. Iskusta poistuva heitteet näyttävät säteiltä, ​​jotka lähtevät asteroidin pinnasta.

Jotkut säteistä näyttävät olevan hieman kaarevia, mutta tähtitieteilijöiden on tarkasteltava tarkemmin, mitä tämä voisi tarkoittaa. Hubble-kuvissa tähtitieteilijät arvioivat, että Didymosin kirkkaus kasvoi kolmin kertaiseksi törmäyksen jälkeen, ja he ovat myös erityisen kiinnostuneita siitä, kuinka kirkkaus pysyi vakaana jopa kahdeksan tuntia törmäyksen jälkeen.

Hubble tarkkailee Dimorphosta vielä kymmenen kertaa seuraavan kolmen viikon aikana. Nämä säännölliset, suhteellisen pitkän aikavälin havainnot, kun heitepilvi laajenee ja himmenee ajan myötä, maalaavat täydellisemmän kuvan pilven laajenemisesta ulostyöntymisestä sen katoamiseen.

Hubble otti 45 kuvaa juuri ennen DARTin Dimorphos-iskua ja sen jälkeen. Hubble-tiedot kerättiin osana Cycle 29 General Observers Program 16674 -ohjelmaa.

Lokakuussa 2024 lähtevä ESAn Hera-luotain suorittaa yksityiskohtaisia iskun jälkeisiä havaintoja kohteena olevasta asteroidista Dimorphosista. Hera muuttaa suuren mittakaavan kokeilun hyvin ymmärrettäväksi ja toistettavaksi planeettapuolustustekniikaksi. Hera esittelee uusia tekniikoita autonomisesta navigoinnista asteroidin kiertoradalla matalassa gravitaatiossa tapahtuviin operaatioihin. Hera on ihmiskunnan ensimmäinen luotain, joka kohtaa binaarisen asteroidijärjestelmän ja Euroopan lippulaivan Planetary Defenderin.

NASAn DART- ja ESAn Hera-luotaimet tukevat samat kansainväliset tiedemiesten ja tähtitieteilijöiden ryhmät, ja se tapahtuu kansainvälisen yhteistyön kautta nimeltä AIDA – Asteroid Impact and Deflection Assessment. Planeetan puolustuksella ei ole rajoja, ja se on loistava esimerkki siitä, mitä kansainvälisellä yhteistyöllä voidaan saavuttaa.