L’impact DART a fourni des données en temps réel sur l’évolution des débris de l’astéroïde

“Mon travail sur cette mission jusqu’à présent a consisté à étudier les changements héliocentriques de l’orbite de Didymos et de sa plus petite lune Dimorphos – la cible du vaisseau spatial DART”, a déclaré Makadia. “Même s’il a touché le secondaire, il y a encore quelques changements dans l’orbite de tout le système autour du soleil parce que tout le système ressent les conséquences de l’impact. L’éjecta qui s’échappe du système fournit un coup de pouce supplémentaire en plus de l’impact. Donc, pour déterminer avec précision où en sera le système dans 100 ans, il faut connaître la contribution des éjectas qui se sont échappés du système.”

L’équipe a observé un changement d’orbite de 33 minutes après l’impact de DART. Makadia a déclaré que s’il n’y avait pas eu d’éjecta, le changement de période aurait été inférieur à 33 minutes. Mais parce que certains éjectas ont échappé à l’attraction gravitationnelle de Dimorphos, le changement de période d’orbite est plus élevé que s’il n’y avait pas d’éjecta du tout.

Ces trois panneaux capturent l’éclatement de l’astéroïde Dimorphos lorsqu’il a été délibérément touché par le vaisseau spatial de la mission Double Asteroid Redirection Test de 1 200 livres de la NASA le 26 septembre 2022. Le télescope spatial Hubble avait une vue latérale du derby de démolition spatiale. Le panneau supérieur, pris 2 heures après l’impact, montre un cône d’éjection d’environ 1 000 tonnes de poussière. Le cadre central montre l’interaction dynamique au sein du système binaire de l’astéroïde qui commence à déformer la forme conique du modèle d’éjecta environ 17 heures après l’impact. Les structures les plus importantes sont des éléments rotatifs en forme de moulinet. Le moulinet est lié à l’attraction gravitationnelle de l’astéroïde compagnon, Didymos. Dans le cadre inférieur, Hubble capture ensuite les débris ramenés dans une queue semblable à une comète par la pression de la lumière du soleil sur les minuscules particules de poussière. Cela s’étend dans un train de débris où les particules les plus légères se déplacent le plus rapidement et le plus loin de l’astéroïde. Le mystère est aggravé lorsque Hubble enregistre la queue se fendant en deux pendant quelques jours.

L’étude, publiée dans la revue Nature, concentré sur les mesures du télescope spatial Hubble de l’éjecta, commençant 15 minutes après l’impact à 18 jours et demi après l’impact. Les images montraient l’évolution exacte de la queue et son évolution dans le temps.

“Après quelques jours, la force principale agissant sur ces particules d’éjecta devient la pression du rayonnement solaire”, a déclaré Makadia. “Les photons émis par le soleil exercent une accélération sur ces petites particules, et elles évoluent en une queue droite dans une direction anti-solaire.

“Il y a eu des cas dans lesquels il a été déterminé qu’un impact naturel a causé l’astéroïde actif observé. Mais parce que celui-ci était très intentionnel, nous pourrions avoir des télescopes pointés sur lui avant et après l’impact et étudier son évolution.”

Il a dit qu’ils utiliseront les données sur la façon dont cet éjecta évolue pour comprendre comment l’orbite du système entier change également.

“Maintenant que nous avons ce trésor de données, nous pouvons faire des suppositions éclairées sur les autres queues que nous pourrions observer”, a déclaré Makadia. “En fonction du type de particules présentes dans la queue et de leur taille, nous pouvons déterminer depuis combien de temps cet impact s’est produit. Et nous pourrons comprendre les éjectas qui s’échappent du système et modifier l’orbite héliocentrique de l’ensemble du système.”

Makadia, qui a obtenu son BS en 2020 à l’UIUC, a déclaré que presque tout son travail était informatique.

“Pour calculer où se trouvera un astéroïde à une date donnée, nous devons propager tous les emplacements possibles où l’astéroïde pourrait se trouver à un instant initial, et pas seulement une solution nominale. Cela nécessite beaucoup de puissance de calcul et une compréhension de la façon dont les orbites sont affecté par de petites forces, comme la pression du rayonnement solaire ainsi que la gravité provenant de toutes sortes de sources dans le système solaire.

“J’ai développé des simulations pour étudier les changements héliocentriques lorsque j’ai commencé à travailler sur mon doctorat pour m’assurer que nous avons un propagateur capable de transmettre toutes ces impulsions provenant des éjectas qui s’échappent. Maintenant, je développe un outil de détermination d’orbite donc une fois que nous avons suffisamment d’observations, nous pouvons extraire ces informations sur le changement héliocentrique du système.”

À propos du projet, Makadia a déclaré : “C’est à 100 % la chose la plus excitante de ma vie. C’est absolument réel mais tellement étonnant. Même maintenant, chaque fois que les gens posent des questions à ce sujet, on dirait que je parle d’une intrigue de film plutôt que d’un chose réelle qui s’est produite.”

L’équipe de test de double redirection d’astéroïdes du laboratoire de physique appliquée de la NASA / Johns Hopkins University, qui comprend Rahil Makadia, son conseiller Siegfried Eggl et Bhaskar Mondal, qui est un autre titulaire de doctorat d’Eggl. étudiants, reçoit le prix AIAA 2023 pour l’excellence en aérospatiale. Le prix déclare qu’il est “En reconnaissance de la première fois que l’humanité modifie délibérément le mouvement d’un objet céleste par une équipe de protecteurs de notre planète natale.”