Моделирование подтвердило изменение формы Диморфа после тарана зондом DART

Планетологи на основании моделирования пришли к выводу, что столкновение зонда DART с астероидом Диморф привело не только к потере массы астероидом, но и к изменению его общей формы. Заодно ученые подтвердили, что Диморф — пористая и рыхлая «куча щебня». Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

550-килограммовый зонд DART протаранил астероид Диморф диаметром около 170 метров, образующий с астероидом Дидим двойную систему, в сентябре 2022 года, это был первый эксперимент по планетарной обороне Земли. Столкновение сократило орбитальный период Диморфа на 33 минуты, что было признано очень эффективным воздействием, а также породило выброс обломков с его поверхности, сформировавший хвост. Однако мало что удалось узнать о структуре и составе поверхности Диморфа, что очень важно для правильного моделирования последствий кинетического тарана астероидов. Известно, что тело может быть «кучей щебня», покрыто валунами и обладает расчетной объемной плотностью 1500–3300 килограмм на кубический метр.

Группа планетологов во главе с Сабиной Радукан (Sabina Raducan) из Института космических исследований и планетологии Физического института Бернского университета опубликовала результаты компьютерного моделирования при помощи гидродинамики сглаженных частиц последствий ударного воздействия DART на астероид в течение часа после столкновения. Модель также сравнили с данными наблюдений за процессом тарана, которые собрал кубсат LICIACube. Модель астероида включала в себя только валуны с диаметром более 2,5 метра, пространство между ними заполняли матрицей, которая моделировалась как зернистый материал с низкой, но ограниченной когезией.

Лучше всего под данные наблюдений подошла модель Диморфа с объемной долей валунов менее сорока процентов и объемной плотностью менее 2400 килограммов на кубический метр. Таким образом, астероид действительно представляет собой рыхлую (пористость на уровне 35 процентов) «кучу щебня», которая могла образоваться в прошлом в результате выброса вещества с Дидима и его повторной аккреции. Предполагается, что внутренняя структура Диморфа фрагментированная и он содержит мало мелкозернистого материала.

Удар DART выбросил в космос около (1,3–2,2) × 10⁷ килограмм вещества астероида, что эквивалентно 0,3–0,5 процента его общей массы. До восьми процентов массы Диморфа могло быть смещено или выброшено со скоростью ниже скорости убегания с поверхности тела. При этом удар не привел к созданию кратера, а глобально изменил форму астероида — соотношение главной и промежуточной осей тела могло измениться с 1,02 до 1,2. Это привело к изменению гравитационного поля Диморфа и орбиты вокруг Дидима.

Подробнее о методах планетарной защиты и деталях проекта DART, можно узнать в материале «Вломи ему, Дарт!».