Dimorphos, largo 163 metri, è il satellite naturale dell'asteroide di 780 metri di diametro chiamato Didymos deliberatamente colpito dall'impattatore DART il 26 settembre 2022. La collisione, avvenuta a 26 chilometri al secondo, è stata ampliamente monitorata dal cubesat italiano LICIAcube e il campo di detriti che ora segue l'asteroide è stato osservato con diversi telescopi. HERA avrà il compito di cercare e documentare il cratere lasciato da DART su Dimorphos. Eppure, secondo nuove simulazioni, non ne troverà.
DART potrebbe aver rimodellato l’intero corpo: una scoperta significativa sia per la scienza degli asteroidi che per la difesa planetaria.
L'articolo è stato pubblicato su Nature Astronomy.
Aspettando HERA
Le osservazioni dalla Terra mostrano che l'orbita di Dimorphos di 11 ore e 55 minuti attorno al suo asteroide genitore Didymos è stata accorciata di circa 33 minuti (misurati con un livello di incertezza di più o meno un minuto). Ciò che i ricercatori ancora non sanno è come l’asteroide nel suo insieme ha reagito all’impatto del veicolo spaziale o l’efficienza complessiva del trasferimento di quantità di moto. Il calcolo di quest’ultimo valore, chiamato “fattore beta”, richiede una conoscenza precisa della massa dell’asteroide che al momento non è nota e sarà misurata da Hera.
Per ricavare il fattore beta è inoltre necessaria una misurazione accurata del contraccolpo del materiale lanciato nello spazio. E, finora, tutte le osservazioni hanno documentato un gigantesco pennacchio di detriti che si estende per più di 10.000 chilometri nello spazio e persiste da mesi. Ma, anche in questo caso, per avere più dati gli scienziati dovranno attendere il lancio di HERA, previsto per ottobre di quest'anno. La sonda arriverà a destinazione alla fine del 2026, equipaggiata con una serie di strumenti e cubesat per valutare la composizione, la struttura e la massa di Dimorphos e rivelare come l'impatto ad alta velocità ha trasformato la roccia spaziale.
Nel frattempo, il team. guidato da Sabina Raducan dell'Istituto di ricerca spaziale e scienze planetarie dell'Università di Berna, ha costruito simulazioni dettagliate utilizzando i dati acquisiti finora e il software Bern Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), sviluppato presso l’Università di Berna e progettato per replicare la disgregazione collisionale dei corpi rocciosi,
“Si tratta di un processo ad alta intensità di calcolo, con ciascuna simulazione che richiede circa una settimana e mezza per essere eseguita e abbiamo eseguito circa 250 simulazioni in totale, riproducendo le prime due ore dopo l’impatto. Abbiamo incorporato tutti i valori che conoscevamo, come la massa della navicella DART, la forma approssimativa dell'asteroide, la deflessione orbitale e la dimensione del pennacchio d'impatto, variando al contempo i fattori che non conosciamo, come la vicinanza dell'impaccamento dei massi, della loro densità, della porosità del materiale e della sua coesione complessiva. Abbiamo anche fatto alcune ipotesi ragionevoli basate sulle proprietà fisiche dei meteoriti che assomigliano a Dimorphos", ha spiegato Raducan.
“Quindi quello che abbiamo fatto è stato verificare quale dei risultati della simulazione corrisponde maggiormente alla realtà osservata. I risultati indicano che Dimorphos è un asteroide 'mucchio di macerie' relativamente debole, tenuto insieme dalla gravità estremamente debole dell’asteroide piuttosto che dalla forza coesiva. Ciò aiuta a spiegare l’efficienza inaspettatamente elevata della deflessione orbitale di DART”.
Osservazione e simulazione dell'impatto di DART su Dimorphos (A, B) Questa immagine ad alta risoluzione di Dimorphos e dei materiali espulsi dall'impatto, a 178 secondi dopo la collisione, è stata scattata dalla navicella spaziale italiana LICIACube e viene confrontata con la simulazione del team (C).
Crediti: Raducan et al., (2024) Proprietà fisiche dell'asteroide Dimorphos derivate dall'impatto DART. DOI: 10.1038/s41550-024-02200-3. Licenza standard ESA
Come la sabbia
Per comprendere meglio la coesione basta pensare alla farina e alla sabbia. Entrambe i materiali sono composti da un insieme di particelle ma quelle di farina assumono una forma conica quando cadono, a causa della loro forza coesiva, mentre quelle della sabbia formeranno un mucchio molto più piatto e meno compatto.
"Un evento di craterizzazione è normalmente guidato dalla forza di gravità o dalla forza del materiale che viene craterizzato", ha spiegato Martin Jutzi dell'Università di Berna, presidente del gruppo di lavoro Hera Impact Physics. “Sulla Terra la forza di gravità è tale che la formazione produce un tipico angolo del cono di craterizzazione di circa 90 gradi. Ciò che abbiamo visto con l’impatto di Dimorphos da parte di DART è stato un angolo del cono di espulsione molto più ampio che si estende fino a 160 gradi, influenzato principalmente dalla forma curva della superficie dell’asteroide. E il cratere continuava ad espandersi, perché sia la gravità che la coesione del materiale sono molto basse”.
Raducan ha aggiunto: “La probabilità è che il cratere sia cresciuto fino a comprendere l’intero corpo, così che Dimorphos ha finito per essere completamente rimodellato. Di conseguenza Hera probabilmente non sarà in grado di trovare alcun cratere lasciato da DART. Ciò che scoprirà invece sarà un corpo molto diverso. Le nostre simulazioni suggeriscono che Dimorphos aveva la forma iniziale a disco volante smussata sul lato d’impatto: possiamo pensare a Dimorphos come a una M&M di cioccolato inizialmente, ora sembrerebbe una M&M mozzicata!”
Questo cambiamento avrà avuto conseguenze anche sull’orbita di Dimorphos attorno al suo genitore Didymos.
Il prolungato evento di craterizzazione ha aumentato considerevolmente l'efficienza della deflessione: il team stima che l’1% dell’intera massa di Dimorphos sia stato lanciato nello spazio dall’impatto di DART, grazie alla sua bassa velocità di fuga di soli 10 centimetri al secondo. E circa l’8% della massa dell’asteroide è stata spostata attorno al suo corpo.
Filmato stereoscopico generato dalle simulazioni SPH di Berna, circa 178 secondi dopo l'impatto.
Crediti: SD Raducan (UNIBE)/C. Manzoni/B.H. Maggio. Licenza standard ESA
E che fine faranno i frammenti di Dimorphos?
Secondo un altro studio, guidato dai due ricercatori Marco Fenucci dell’Agenzia spaziale europea (Esa) e Albino Carbognani dell’Inaf, colpiranno Marte.
Le immagini di Hubble ha immortalato 37 massi vaganti attorno al sistema Didymos, circa due mesi dopo l'impatto. Questi non sarebbero stati prodotti dalla collisione ma, già presenti sulla superficie di Dimorphos, si sarebbero staccati a causa dell'urto.
Il team ha calcolato l’evoluzione orbitale dei massi nei prossimi ventimila anni utilizzando simulazioni numeriche,
I risultati hanno mostrato che la Terra è salva ma "abbiamo calcolato che i massi espulsi durante l’impatto di Dart potrebbero impattare con Marte" ha detto Fenucciha detto Fenucci, "in due possibili occasioni, una fra seimila anni e l’altra fra 15mila anni e l’atmosfera marziana non sarebbe in grado di fermarli".
GOOGLENEWS
