Didymos und Dimorphos: der erste Asteroidenmond, der von Menschen bewegt wurde

Didymos, der Zwilling, und sein Schatten Dimorphos

Ein Paar erdnaher Asteroiden

Das binäre SystemDidymos–Dimorphosist ein Asteroidenpaar der KlasseAsteroidenErdnahe Schiffe vom Typ S. 1996 entdeckt,Didymos(vom griechischen „Zwilling“) misst ungefähr780 Meterim Durchmesser und dreht sich in 2,26 Stunden. Sein BegleiterDimorphos(aus dem Griechischen „zweiförmig“), mit einem Durchmesser von ca160 Meter, umkreist Didymos in einer durchschnittlichen Entfernung von1,18 kmmit einer Umlaufzeit von11:55 Uhr.

Hinweis: :
DERS-Typ-NEOssind Asteroiden, die reich an Silikaten und Metallen sind und hauptsächlich aus Olivin und Pyroxen bestehen. Ihre hohe Albedo (\(0,20 < p_V < 0,35\)) weist auf relativ junge Oberflächen hin. Diese Objekte, wieDidymossind im inneren Bereich des Sonnensystems verbreitet und gehören zur Familie derNEO.

Trümmerhaufen in gegenseitiger Umlaufbahn

Diese beiden Asteroiden bilden ein untrennbares Duo, das durch ihre geringe Schwerkraft zusammengehalten wird. Dabei handelt es sich nicht um feste Felsblöcke, sondern vielmehr umSchutthaufendie verklumpt sind, wodurch sie sehr zerbrechlich und unregelmäßig geformt sind. Mit anderen Worten: Es handelt sich um zwei Steinhaufen, die durch die winzige Schwerkraft zusammengehalten werden.

Asymmetrische Gravitationsdynamik

Das wissenschaftliche Interesse des SystemsDidymos–Dimorphosliegt in seiner Orbitalstabilität und im deutlichen Massenkontrast zwischen den beiden Körpern (das Massenverhältnis beträgt etwa 1:35). Didymos, der „Zwilling“, dominiert das System mit seiner Schwerkraft, während Dimorphos, der kleinere, als natürlicher Satellit fungiert, dessen Oberfläche ständig dem Wechsel von Lichtströmen und Schatten ausgesetzt ist, die sein Primärstern projiziert.

Hinweis: :
Der Name „Dimorphos“ bedeutet im Altgriechischen wörtlich „zwei Formen haben“. Es bezieht sich auf die Doppelnatur des Objekts: natürlicher Satellit und experimentelles Ziel, dessen Form und Umlaufbahn durch den Einschlag von DART verändert wurden.

Experimenteller Kontext: DART, Ziel und Messungen

Ein ideales Ziel für die DART-Mission

Die Geometrie dieses Systems ermöglicht es, die Variation der Umlaufperiode dank der von der Erde aus beobachteten Bedeckungen und Lichteffekte präzise zu messen. Es ist diese Besonderheit, die die Mission ermöglicht hat.PFEILdesNASAim Jahr 2022 soll die Orbitalabweichung durch kinetischen Aufprall getestet werden. Die Untersuchung von Didymos und seinem „Schatten“ Dimorphos bietet somit ein natürliches Modell zum Verständnis des inneren Zusammenhalts kleiner Körper und der komplexen Dynamik binärer Systeme im Sonnensystem.

Auswirkungen auf Dimorphos

Die DART-Mission (Kinetic Impact) traf am 26. September 2022 auf Dimorphos ein, um die Fähigkeit zu demonstrieren, die Flugbahn eines erdnahen Körpers durch einen kontrollierten kinetischen Aufprall zu verändern. Die Wahl des Didymos-Dimorphos-Binärsystems ermöglichte eine präzise Messung: Die Umlaufperiode des Satelliten vor und nach dem Aufprall ist dank gegenseitiger Bedeckungen von der Erde aus photometrisch zugänglich. Konsolidierte Analysen zeigten eine Verkürzung des Zeitraums um ca. 33 Minuten (−33,0 ± 1,0 min).

Physikalische Aspekte der Orbitaländerung

Für ein enges Doppelsternsystem hängt die Umlaufzeit \(T\) mit der durchschnittlichen Entfernung \(a\) zusammen. und zur Gesamtmasse \(M\) durch die reduzierte Form des 3. Keplerschen Gesetzes angepasst an kleine Massen: \(\; T = 2\pi \sqrt{\dfrac{a^{3}}{G M}}\;\).
Ein Grundgesetz der Astronomie: Es gibt eine einfache Gravitationsregel von Kepler, die besagt: Je näher ein Objekt an seiner Umlaufbahn ist, desto schneller dreht es sich. Dies gilt für die Erde um die Sonne, für den Mond um die Erde und für Dimorphos um Didymos.

Die Wirkung des Aufpralls: Bremsen

Die DART-Mission hat Dimorphos nicht „beiseite geschoben“, wie oft angenommen wird. Es verlangsamte ihn hauptsächlich auf seiner Flugbahn.

Die Folge: eine niedrigere und schnellere Umlaufbahn

Durch die Verlangsamung sorgte DART dafür, dass Dimorphos einen Teil der Energie verlor, die es ihm ermöglichte, in seiner Umlaufbahn zu bleiben. Ergebnis: Er konnte der Anziehungskraft von Didymos nicht so sehr widerstehen und rückte näher. Und nach dem Keplerschen Gesetz nahm seine Umlaufgeschwindigkeit zu, je näher es kam. Die Kombination „kürzere Distanz“ + „höhere Geschwindigkeit“ führt dazu, dass die Gesamtzeit für die Vollendung einer Umdrehung (Umlaufzeit) abnimmt.

Das beobachtete Ergebnis

Genau das wurde gemessen: Die Umlaufbahn von Dimorphos wurde kleiner und schneller, was seinen „Monat“ um 33 Minuten verkürzte. Diese spektakuläre Veränderung ist ein direkter Beweis dafür, dass der Einschlag tatsächlich die Flugbahn des Asteroiden verändert hat.

Mechanische Implikationen für Dimorphos (Struktur, Form und Rotation)

Nahaufnahmen und Bilder deuten darauf hin, dass Dimorphos wahrscheinlich ein istSchutthaufen. Eine schwach kohäsive Struktur begünstigt die Bildung voluminöser Auswürfe und Verformungen nach dem Aufprall. Studien haben eine Formänderung gezeigt, von abgeflacht (an den Polen abgeflacht) → prolatiert (entlang einer Achse verlängert).

Perspektiven: die Hera-Mission und feine Charakterisierung

Die Europäische Weltraumorganisation (Hera-Mission) hat den Auftrag, zum Didymos-System zu gelangen um in situ die Morphologie des Kraters, die Masse und die inneren Eigenschaften von Dimorphos zu messen, und um die Impulsübertragungsmodelle zu validieren.

Hera muss es ermöglichen, \(\beta\) genau abzuschätzen, die Verteilung abzubilden Größe der Blöcke und bewerten Sie die makroskopische Porosität. Diese Messungen sind wichtig, um die Skalierbarkeit der kinetischen Stoßmethode abzuleiten für Körper, die möglicherweise für die Erde gefährlich sind.

Zusammenfassende Tabelle der Ereignisse und Quellen

Nachfolgend finden Sie eine zusammenfassende Tabelle der wichtigsten experimentellen Phasen mit beobachtbaren Referenzen.

Quelle :NASA – DART-MissionUndESA – Hera-Mission.