تكشف الصور المقربة لتحطم الكويكب DART عن حطام معقد

في عام 2022، اصطدم اختبار إعادة توجيه الكويكب المزدوج (DART) التابع لناسا بالكويكب ديمورفوس في اختبار ناجح لتكنولوجيا الدفاع الكوكبي. تم قياس هذا النجاح من خلال التحول الكبير في مدار ديمورفوس حول الكويكب الأكبر ديديموس. منذ ذلك الحين، قامت مراصد مختلفة بتحليل البيانات لمحاولة تجميع ما يخبرنا به الحطام الناتج عن الاصطدام عن بنية الكويكب.

وقد حدثت كل هذه الملاحظات على مسافات كبيرة من التأثير. لكن DART حملت قمرًا صغيرًا من نوع CubeSat يسمى LICIACube أثناء الرحلة وأسقطته في مسار لاحق قبل بضعة أسابيع من الاصطدام. استغرق الأمر بعض الوقت لإعادة جميع صور LICIACube إلى الأرض وتحليلها، لكن النتائج تظهر الآن، وهي تقدم تلميحات حول تكوين Dimorphos وتاريخه، إلى جانب سبب تأثير الاصطدام الكبير على مداره.

تتبع الحطام

كان لدى LICIACube أجهزة تصوير ضيقة وواسعة النطاق (تسمى LEIA وLUKE من خلال بعض الأسماء الخلفية المختارة بعناية). لقد قام بتتبع DART عبر منطقة التأثير لمدة ثلاث دقائق تقريبًا والتقط الصور بدءًا من دقيقة تقريبًا قبل الاصطدام واستمر لأكثر من خمس دقائق بعد ذلك.

أظهرت هذه أن التأثير خلق مجالًا معقدًا من الحطام. وبدلاً من أن يكون مخروطًا بسيطًا من المادة، كانت هناك خيوط وكتل من المقذوفات، تتحرك جميعها بسرعات مختلفة. تحاول إحدى الأوراق البحثية، التي نُشرت في مجلة Nature اليوم، تصنيف الكثير منها. لذلك، على سبيل المثال، فهو يحدد تيارًا واحدًا من المواد المقذوفة التي تظهر في الصور الأولى بعد الارتطام ويمكن تتبعها حتى يتوقف التصوير. وعند هذه النقطة، كان قد امتد لمسافة تزيد عن ثمانية كيلومترات من موقع الاصطدام. وهذا يعني أن السرعة تبلغ حوالي 50 مترًا في الثانية.

وبشكل منفصل، كان هناك كتلة من المواد كانت مرئية لمدة دقيقة ونصف تقريبًا وتتحرك بسرعة حوالي 75 مترًا في الثانية؛ تحركت المجموعة الثانية بحوالي نصف هذا المعدل.

تم قذف أسرع مادة متحركة يمكنهم تتبعها بسرعة 500 متر في الثانية، أي حوالي 1800 كيلومتر في الساعة (1100 ميل في الساعة). وهذا يساعد في تحديد قيمة LICIACube، نظرًا لأن أفضل الملاحظات التي لدينا عن بعد تم إجراؤها بواسطة Hubble، وقد اكتشف فقط الأجسام التي تتحرك بنصف تلك السرعة.

ومن الغريب أن المادة المقذوفة تبدو في البداية حمراء اللون ولكنها تتحول تدريجيًا إلى اللون الأزرق بمرور الوقت. ويشير الباحثون إلى أن هذا قد يعني أن سطح الكويكب قد احمر بسبب التعرض للإشعاع، وأن المادة الأولى التي خرجت من الاصطدام جاءت من السطح. وفي وقت لاحق، مع وصول المزيد من المواد من الداخل، انخفض الاحمرار.

وفي أواخر العام الماضي، ركزت ورقة بحثية منفصلة على أبعاد مخروط الحطام. وباستخدام تلك العناصر، تم العمل بشكل عكسي لتقييم المكان الذي وصل فيه هذا المخروط إلى سطح الديمورفوس. وبناء على ذلك، قدر الباحثون المشاركون أن المادة كانت قادمة من حفرة يبلغ قطرها حوالي 65 مترا.

داخليه ضعيفه

يعد تتبع جميع الحطام المعقد أمرًا مهمًا جزئيًا لأنه لعب دورًا في فعالية DART. نحن نعرف بالضبط مقدار الزخم الذي حملته المركبة الفضائية DART أثناء الاصطدام، ويمكننا مقارنة ذلك بتقديرات الكمية اللازمة لتغيير مدار ديمورفوس. استنادًا إلى تقديرات حجم التغير المداري، بالإضافة إلى الكتلة الأولية للديمورفوس، فمن الواضح جدًا أن زخم DART لا يمكنه تفسير كل التغيير. لذلك، حدث قدر كبير من تبادل الزخم عندما حمل الحطام الناتج عن الاصطدام الزخم بعيدًا عن ديمورفوس.

تأخذ ورقة بحثية إضافية بيانات LICIACube عن المادة المقذوفة وتستخدمها لمحاولة تقدير الخصائص الداخلية للديمورفوس. تم استخدام نموذج لفيزياء الاصطدام لاختبار مجموعة متنوعة من التركيبات الداخلية للكويكب والتي تختلف بناءً على كثافتها، وكمية الصخور الصلبة مقابل المواد السائبة، وغيرها من الخصائص. جاءت أفضل النتائج من جسم مسامي منخفض الكثافة نسبيًا ولا يحتوي على الكثير من الصخور الكبيرة بالقرب من سطحه.

بالنظر إلى هذا الهيكل، استنتج الباحثون أن DART من المحتمل أن يكون قد تسبب في تعطيل عالمي لهيكل هدفه.

يبدو هيكل ديمورفوس الضعيف والمجزأ إلى حد كبير كما رأينا في زياراتنا لما يسمى “كويكبات كومة الأنقاض” مثل بينو وريوغو. والأمر المذهل فيها هو أنها أضعف بكثير من بنية جارتها الأكبر ديديموس. ومع ذلك، فإن هذا يتوافق مع النماذج التي توضح كيفية تشكل الديمورفوس. تفترض هذه النظرية أن ديديموس قد تخلص من مواد، بقي بعضها مقيّدًا بالجاذبية وانتهى به الأمر في المدار.

إحدى الطرق التي يمكن أن يحدث بها ذلك هي عن طريق الاصطدام، ولكن من المتوقع أن يكون قويًا بدرجة كافية لتحرير مجموعة واسعة من المواد من ديديموس. لكن البديل هو أن التسخين الشمسي يمكن أن يزيد من دوران ديديموس حتى لا يكون لديه ما يكفي من الجاذبية للاحتفاظ بكل مادته. في هذه الحالة، من المحتمل أن يتم التخلص من المواد الأخف وزنًا من السطح أولاً، وربما يكون ذلك بسبب الحجم الصغير نسبيًا للمادة الموجودة في الديمورفوس.

والخبر السار هو أنه من المقرر أن نحصل على رؤية أفضل لنظام ما بعد الاصطدام في غضون سنوات قليلة. في أواخر عام 2024، تخطط وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاق مسبار يسمى هيرا الذي سيدخل في مدار حول نظام ديديموس/ديمورفوس ويقدم بيانات مفصلة عن آثار الاصطدام.

مجلة علوم الكواكب، 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (حول معرفات الهوية الرقمية).

الطبيعة، 2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06998-2

علم الفلك الطبيعي، 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02200-3