Didymos y Dimorphos: la primera luna de asteroide desplazada por el ser humano

Didymos, el gemelo, y su sombra Dimorphos

Un sistema binario de asteroides cercanos a la Tierra

El sistema binario Didymos–Dimorphos es un par de asteroides cercanos a la Tierra de tipo S. Descubierto en 1996, Didymos (del griego "gemelo") mide aproximadamente 780 metros de diámetro y gira sobre sí mismo en 2,26 horas. Su compañero, Dimorphos (del griego "con dos formas"), con un diámetro de unos 160 metros, orbita alrededor de Didymos a una distancia media de 1,18 km con un período orbital de 11 horas 55 minutos.

N.B.:
Los asteroides cercanos a la Tierra de tipo S son ricos en silicatos y metales, compuestos principalmente por olivino y piroxeno. Su alto albedo (\(0,20 < p_V < 0,35\)) indica superficies relativamente jóvenes. Estos objetos, como Didymos, son comunes en la región interna del Sistema Solar y pertenecen a la familia de los NEO.

Montones de escombros en órbita mutua

Estos dos asteroides forman un dúo inseparable, mantenidos juntos por su débil gravedad. No son bloques de roca sólida, sino más bien montones de escombros, lo que los hace muy frágiles y de forma irregular. En otras palabras, son dos cúmulos de rocas mantenidos juntos por una gravedad mínima.

Dinámica gravitacional asimétrica

El interés científico del sistema Didymos–Dimorphos radica en su estabilidad orbital y en el marcado contraste de masa entre los dos cuerpos (la relación de masa es de aproximadamente 1:35). Didymos, el "gemelo", domina el sistema con su gravedad, mientras que Dimorphos, más pequeño, actúa como un satélite natural cuya superficie experimenta constantemente la alternancia de luz y sombra proyectada por su cuerpo primario.

N.B.:
El nombre "Dimorphos" significa literalmente "con dos formas" en griego antiguo. Se refiere a la doble naturaleza del objeto: satélite natural y objetivo experimental, cuya forma y órbita fueron modificadas por el impacto de DART.

Contexto experimental: DART, objetivo y mediciones

Un objetivo ideal para la misión DART

La geometría de este sistema permite medir con precisión la variación del período orbital mediante ocultaciones y efectos de iluminación observados desde la Tierra. Esta característica hizo posible la misión DART de la NASA en 2022, diseñada para probar la desviación orbital mediante impacto cinético. El estudio de Didymos y su "sombra" Dimorphos proporciona un modelo natural para comprender la cohesión interna de los cuerpos pequeños y la dinámica compleja de los sistemas binarios en el Sistema Solar.

Impacto con Dimorphos

La misión DART (impacto cinético) chocó contra Dimorphos el 26 de septiembre de 2022 para demostrar la capacidad de alterar la trayectoria de un objeto cercano a la Tierra mediante un impacto cinético controlado. La elección del sistema binario Didymos–Dimorphos permitió una medición precisa: el período orbital del satélite antes y después del impacto es accesible mediante fotometría desde la Tierra a través de ocultaciones mutuas. Los análisis consolidados mostraron un acortamiento del período de aproximadamente 33 minutos (−33,0 ± 1,0 min).

Aspectos físicos del cambio orbital

Para un sistema binario cercano, el período orbital \(T\) está relacionado con la distancia media \(a\) y la masa total \(M\) por la forma reducida de la tercera ley de Kepler adaptada a masas pequeñas: \(\; T = 2\pi \sqrt{\dfrac{a^{3}}{G M}}\;\).
Una ley fundamental de la astronomía: Existe una regla gravitacional simple, enunciada por Kepler, que dice: cuanto más cerca está un objeto de lo que orbita, más rápido se mueve. Esto es cierto para la Tierra alrededor del Sol, la Luna alrededor de la Tierra y Dimorphos alrededor de Didymos.

El efecto del impacto: un frenado

La misión DART no "empujó" a Dimorphos de lado, como se cree comúnmente. Principalmente lo frenó en su órbita.

La consecuencia: una órbita más baja y más rápida

Al frenarlo, DART hizo que Dimorphos perdiera parte de la energía que lo mantenía en su órbita. Como resultado, no pudo resistir tanto la atracción de Didymos y se acercó. Según la ley de Kepler, al acercarse, su velocidad orbital aumentó. La combinación de "distancia más corta" + "velocidad más alta" se traduce en un tiempo total para completar una órbita (el período orbital) que disminuye.

El resultado observado

Esto es exactamente lo que se midió: la órbita de Dimorphos se volvió más pequeña y más rápida, acortando su "mes" en 33 minutos. Este cambio espectacular es una prueba directa de que el impacto modificó con éxito la trayectoria del asteroide.

Implicaciones mecánicas para Dimorphos (estructura, forma y rotación)

Los datos cercanos y las imágenes indican que Dimorphos es probablemente un montón de escombros. Una estructura poco cohesiva favorece la generación de eyecciones voluminosas y deformaciones post-impacto. Los estudios han mostrado un cambio de forma, de oblata (aplanada en los polos) → prolata (alargada a lo largo de un eje).

Perspectivas: la misión Hera y la caracterización fina

La Agencia Espacial Europea (misión Hera) tiene como objetivo llegar al sistema Didymos para medir in situ la morfología del cráter, la masa y las propiedades internas de Dimorphos, y validar los modelos de transferencia de momento.

Hera permitirá estimar con precisión \(\beta\), mapear la distribución de tamaño de los bloques y evaluar la porosidad macroscópica. Estas mediciones son esenciales para deducir la escalabilidad del método de impacto cinético a cuerpos potencialmente peligrosos para la Tierra.

Tabla resumen de eventos y fuentes

A continuación se presenta una tabla sintética de los principales hitos experimentales, con referencias observables.

Fuente: NASA – Misión DART y ESA – Misión Hera.