14 juni 2024

Eerste resultaten van ESO-telescopen over de nasleep van DART-inslag op planetoïde

Twee teams van astronomen hebben met de Very Large Telescope (VLT) van ESO de nasleep waargenomen van de botsing tussen NASA’s Double Asteroid Redirection Test (DART) en de kleine planetoïde Dimorphos. De opzettelijke botsing was bedoeld als ‘planetaire verdedigingstest’, maar bood astronomen ook de unieke kans om aan de hand van het opgeworpen materiaal meer te weten te komen over de samenstelling van de planetoïde.

Ontwikkeling van de puinwolk rond Dimorphos en Didymos na de DART-inslag. Credit: ESO/Opitom et al.

Op 26 september 2022 kwam ruimtesonde DART in botsing met de planetoïde Dimorphos, om zo te kunnen onderzoeken in hoeverre het mogelijk is om planetoïden af te weren. De botsing vond plaats op 11 miljoen kilometer van de aarde, dichtbij genoeg om met tal van telescopen waarneembaar te zijn. Alle vier de 8,2-meter telescopen van ESO’s VLT in Chili hebben de nasleep van de botsing waargenomen, en de eerste resultaten van deze VLT-waarnemingen zijn nu in twee artikelen gepubliceerd.

‘Planetoïden behoren tot de meest elementaire overblijfselen van het materiaal waaruit alle planeten en manen in ons zonnestelsel zijn ontstaan,’ zegt Brian Murphy, promovendus aan de Universiteit van Edinburgh (VL) en mede-auteur van een van de artikelen. Het onderzoek van het puin dat bij de inslag van DART opstoof kan ons dus meer vertellen over de vorming van ons zonnestelsel. ‘Botsingen tussen planetoïden gebeuren vanzelf, maar je weet nooit precies wanneer,’ vervolgt Cyrielle Opitom, astronoom aan de Universiteit van Edinburgh en hoofdauteur van een van de artikelen. ‘DART bood echt een geweldige kans om een gecontroleerde inslag te bestuderen, bijna zoals in een laboratorium.’

Artist’s impression van de nasleep van de DART-inslag op Dimorphos. Credit: ESO/M. Kornmesser.

Opitom en haar team hebben de ontwikkeling van de puinwolk een maand lang gevolgd met de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van de VLT. Ze ontdekten dat het opstuivende puin blauwer was dan de planetoïde zelf voor de inslag, wat erop wijst dat de wolk uit zeer fijne deeltjes bestond. In de uren en dagen na de inslag ontstonden andere structuren: klonten, spiralen en een lange staart van stof dat door de lichtdruk van de zon werd weggeduwd. De spiralen en de staart waren roder dan de oorspronkelijke puinwolk, en zouden daarom uit grotere deeltjes kunnen bestaan.

Met MUSE kon het team van Opitom het licht van de wolk uiteenrafelen tot een regenboogachtig patroon, en daarin zoeken naar de chemische vingerafdrukken van verschillende gassen. Ze zochten met name naar zuurstof en water, afkomstig van ijs dat bij de inslag werd blootgelegd. Maar ze vonden niets. ‘Van planetoïden wordt niet verwacht dat ze grote hoeveelheden ijs bevatten, dus de detectie van sporen van water zou een echte verrassing zijn geweest,’ legt Opitom uit. Ook zochten ze tevergeefs naar sporen van de stuwstof van de DART-ruimtesonde. ‘We wisten dat de kans klein was,’ zegt ze, ‘omdat de hoeveelheid gas die in de tanks zou achterblijven niet erg groot zou zijn. Bovendien zou een deel ervan te ver zijn afgedreven om tegen de tijd dat we met onze waarnemingen begonnen nog met MUSE te kunnen detecteren.’

Een ander team, onder leiding van Stefano Bagnulo, astronoom aan het Armagh Observatory and Planetarium (VK), onderzocht hoe de DART-inslag het oppervlak van de planetoïde heeft veranderd.

‘Als we de objecten in ons zonnestelsel waarnemen, kijken we naar het zonlicht dat door hun oppervlak of door hun atmosfeer wordt verstrooid en dat gedeeltelijk gepolariseerd raakt,’ legt Bagnulo uit. Dit betekent dat de lichtgolven in een specifieke richting oscilleren in plaats van willekeurig. ‘Door te volgen hoe de polarisatie verandert met de oriëntatie van de planetoïde ten opzichte van ons en de zon, kan de structuur en de samenstelling van het oppervlak worden vastgesteld.’

Bagnulo en zijn collega’s maakten gebruik van het FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2 (FORS2)-instrument van de VLT om de planetoïde te volgen, en ontdekten dat de polarisatiegraad na de inslag plotseling afnam. Tegelijkertijd nam de totale helderheid van het systeem toe. Een mogelijke verklaring is dat bij de inslag ongerept materiaal uit het inwendige van de planetoïde aan de oppervlakte is gekomen. ‘Mogelijk was het bij de inslag opgeworpen materiaal intrinsiek helderder en minder polariserend dan het materiaal op het oppervlak, omdat het nooit was blootgesteld aan zonnewind en zonnestraling,’ aldus Bagnulo.

Een andere mogelijkheid is dat de inslag oppervlaktedeeltjes heeft vernietigd, waardoor veel fijnere deeltjes in de puinwolk zijn terechtgekomen. ‘We weten dat kleinere deeltjes onder bepaalde omstandigheden het licht efficiënter weerkaatsen en minder efficiënt polariseren,’ licht promovendus Zuri Gray, eveneens verbonden aan het Armagh Observatory and Planetarium, toe.

De onderzoeken van de teams onder leiding van Bagnulo en Opitom tonen het potentieel van de VLT wanneer zijn verschillende instrumenten samenwerken. Behalve met MUSE en FORS2 is de nasleep van de inslag namelijk ook waargenomen met twee andere VLT-instrumenten. ‘Dit onderzoek maakte gebruik van het unieke gegeven dat NASA een planetoïde heeft beschoten,’ concludeert Optimom. ‘Het kan dus niet worden overgedaan met een toekomstige faciliteit. Dit maakt de gegevens die rond het tijdstip van de inslag met de VLT zijn verkregen uiterst waardevol als het gaat om een beter begrip van de aard van planetoïden.’

Onderzoeksartikelen:

◦           Bagnulo et al., Astrophysical Journal Letters

◦           Opitom et al., Astronomy & Astrophysics Letters

Bron: ESO.

Share

Speak Your Mind

*