Es gibt einen Weg, die Dinosaurier zu retten! Leider ist es 66 Millionen Jahre zu spät …

27. September 2022, Pekinger Zeit. Für zwei Asteroiden namens Dimorphos und Didymos sollte dies ein ganz normaler Tag in ihrem gemächlichen Wanderleben im Sonnensystem gewesen sein, so wie jeder Tag seit Milliarden von Jahren.

Die beiden Asteroiden bilden ein Doppelsternsystem und werden im Chinesischen auch als Zwillingskleinsterne und Zwillingsgroßsterne übersetzt.

Dimorphos (ca. 160 Meter Durchmesser) und sein Zwillingsstern Didymos (ca. 780 Meter Durchmesser), aufgenommen von der DRACO-Kamera der Raumsonde DART aus einer Entfernung von ca. 920 Kilometern | NASA/Johns Hopkins APL [1]

Doch um 7:14 Uhr morgens an diesem Tag (Pekinger Zeit) wurde diese Ruhe jäh unterbrochen, als plötzlich ein bemanntes Raumschiff einflog. In der einen Sekunde aßen die Zwillingssterne noch gemütlich Hot Pot und sangen Lieder, und in der nächsten Sekunde wurden sie frontal von einem Raumschiff mit einer Geschwindigkeit von über 6 Kilometern pro Sekunde getroffen.

Die Bord-Dashcam des Raumfahrzeugs hat die Szene vor dem Weltraumunfall originalgetreu aufgezeichnet.

Die letzten fünfeinhalb Minuten des Zwillingsasteroiden (des kleineren) vor seinem Einschlag wurden von der DRACO-Kamera an Bord der Unglücksraumsonde DART aufgezeichnet. Mit Ausnahme der letzten 6 Frames wird der Rest des Videos 10-mal beschleunigt. In der zweiten Hälfte des Videos, während sich DART nähert, füllen die Zwillingsplaneten nach und nach den gesamten Bildschirm, bis nur noch ein kleiner Teil des letzten Fotos zurückgesendet wird und die DART-Raumsonde abstürzt und stirbt. | NASA/Johns Hopkins APL [1]

Nach dem Unfall waren beide Parteien emotional stabil. Schließlich war das Raumschiff bei dem Unfall in Stücke zerschmettert worden und die Zwillinge konnten ihr plötzlich verändertes „Sternenleben“ nur hilflos hinnehmen.

Genau wie die Dinosaurier auf der Erde vor 66 Millionen Jahren, deren Schicksal durch einen Asteroiden verändert wurde.

Die gängigste Hypothese zum Aussterben der Dinosaurier besagt, dass vor 66 Millionen Jahren ein Asteroid/Komet mit einem Durchmesser von über 10 Kilometern die Halbinsel Yucatan in Mexiko traf und einen Krater mit einem Durchmesser von über 200 Kilometern hinterließ, der die Atmosphäre und die ökologische Umwelt der gesamten Erde zu dieser Zeit schwer beeinträchtigte und dann das Aussterben vieler Tiere und Pflanzen, darunter auch der meisten Dinosaurier, verursachte – dies ist das fünfte Massenaussterben auf der Erde, bekannt als „Spätkreide-Aussterben“ | stock.adobe.com

Die gute Nachricht ist, dass es auf den Zwillingsasteroiden kein Leben gibt und bei diesem Unfall also niemand zu Schaden kam. Die massereiche Erde blieb bei einem kleinen Zusammenstoß jedoch unbewegt, dieser Asteroid mit einem Durchmesser von 160 Metern ist jedoch deutlich schwächer und kann durch äußere Kräfte leichter bewegt werden.

Größenvergleich der DART-Sonde und des Asteroiden Dimorphos | Adaptiert von NASA/Johns Hopkins APL [2]

Im Monat nach dem Einschlag veränderten sich Form und Umlaufbahn der Zwillingsasteroiden erheblich – die Raumsonde DART (vollständiger Name „ Double Asteroid Redirect Test Mission “) reiste zehn Monate lang Tausende von Kilometern durchs All, um die Asteroiden zu treffen und diese Veränderungen hervorzurufen. (Einzelheiten zum Start und grundlegende Informationen zur DART-Mission finden Sie unter: Ein Asteroiden-Einschlag zur Rache der Dinosaurier! Die Menschheit startet ihre erste planetare Verteidigungsübung.)

(Oben) Schematische Darstellung des DART-Einschlags mit einem Asteroiden;
(Unten) Tatsächliche Aufnahme des DART-Raumfahrzeugs, wobei die aufrollbaren Solarmodule noch nicht entfaltet sind |

NASA/Johns Hopkins APL [2]

Unfallstelle

Am 11. September 2022, 15 Tage vor dem Aufprall, trennte die DART-Raumsonde einen kubischen Satelliten namens LICIACube (ausgesprochen LEE-cha-cube) ab.

Dieser von der italienischen Raumfahrtagentur entwickelte 6U-CubeSat kann seine Umlaufbahn mithilfe eines eigenen Antriebssystems (Schub 50 mN, spezifischer Impuls 40 s) anpassen, einige Minuten nach dem Aufprall einen nahen Vorbeiflug an den Zwillingssternen durchführen und den Aufprall mit einer eigenen Kamera bestätigen.

(Oben) Animation der Trennung der DART-Sonde vom LICIACube-Satelliten | NASA/Johns Hopkins APL [2]

(Unten) Aktuelle Aufnahmen des LICIACube-Satelliten | NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman [3]

Der Satellit LICIACube trägt zwei optische Kameras: die Schwarzweißkamera LEIA mit engem Sichtfeld und die Farbkamera (RGB-IR) LUKE mit großem Sichtfeld.

165 Sekunden nach dem Aufprall flog LICIACube nahe an der Unfallstelle vorbei und übernahm die Beobachtung der Zwillingsplaneten, nachdem die DART-Raumsonde zerstört worden war.

Die LUKE-Kamera hat aufgezeichnet, dass nach der Kollision große Mengen Material aus der Umgebung der Zwillingssterne herausgeschleudert wurden und wie ein „Feuerwerk“ im Weltraum „aufblühten“ .

Der Satellit LICIACube nähert sich allmählich zwei Asteroiden und entfernt sich dann von ihnen. Der untere ist der Zwillingsasteroid. Die geringste Entfernung zum Doppelsternsystem beträgt lediglich 56,7 Kilometer. | ASI/NASA [2]

Die LEIA-Kamera hat auch die schnelle Aufhellung der Zwillingssterne nach der Kollision festgehalten.

Die Helligkeit der Zwillingssterne ändert sich kaum und sie scheinen davon nicht betroffen zu sein. Foto aufgenommen aus einer Entfernung von 1.020 km | ASI/NASA [2]

Auf den ersten vom LICIACube-Satelliten veröffentlichten Bildern waren zwei Asteroiden stark überbelichtet, was den Anschein erweckt, als sei die italienische Kamera nicht besonders intelligent gewesen.

ASI/NASA/Alexandra Witze [4]

Glücklicherweise sind die Bildverarbeitungseffekte immer noch erstaunlich. Die Strahlungslinien, die durch die Einschlagsspritzer um die Zwillingssterne herum entstehen , sind deutlich sichtbar und erstrecken sich über einen Bereich, der ein Vielfaches des Durchmessers des Asteroiden beträgt .

ASI/NASA/APL [5]

Als DART mit den Zwillingsasteroiden kollidierte, betrug seine Masse nur etwa 570 Kilogramm, was schätzungsweise weniger als ein Millionstel der Masse der Zwillingsasteroiden entspricht. Es war eindeutig nur eine Ameise, die gegen einen Baum geprallt war, aber es konnte trotzdem zu einem so „tragischen“ Unfallort kommen. Einerseits ist die Aufprallgeschwindigkeit mit über 6 km/s durchaus beachtlich. Andererseits ist es auch „schuld“ , dass die Zwillingssterne selbst nicht stark genug sind .

Auf den Nahaufnahmen des Zwillingsasteroiden, die die Raumsonde DART vor dem Einschlag zurückgesandt hat, ist zu erkennen, dass der etwa 160 Meter große Asteroid eine felsige Oberfläche hat und ein typischer Asteroidentyp ist, der als „ Trümmerhaufen “ bezeichnet wird.

Die Oberfläche des Zwillingsasteroiden wurde 11 Sekunden vor dem Aufprall aus einer Entfernung von 68 Kilometern von der von der DART-Sonde mitgeführten DRACO-Kamera fotografiert. | NASA/Johns Hopkins APL [1]

Dieser Asteroidentyp hat eine lockere Textur, geringe Dichte und hohe Porosität. Man kann ihn als einen Asteroiden verstehen, der aus vielen großen und kleinen Steinen besteht, die durch die schwache Schwerkraft zusammengewachsen sind. Die „Haftung“ zwischen den Steinen ist sehr schwach und sie können bei Stößen oder Erschütterungen abfallen.

Als Planetenforscher Bilder von der Oberfläche der Zwillingsasteroiden sahen, hatten sie daher bereits die volle Erwartung, dass es dort zu einem tragischen Unfall kommen würde. Schließlich hatten bemannte Raumschiffe schon früher mehrere Asteroiden aus Trümmerhaufen aus der Nähe besucht und waren mit ihren Eigenschaften recht vertraut.

Wir haben bereits zuvor erwähnt, dass Itokawa (535 m × 294 m × 209 m), der von Hayabusa besucht wurde, Ryugu (ungefähr 900 m Durchmesser), der von Hayabusa 2 besucht wurde, und Bennu (ungefähr 500 m Durchmesser), der von Pluto besucht wurde, allesamt Trümmerhaufen-Asteroiden sind.

JAXA, NASA

Wenn Sie die Unterschiede in Helligkeit und Farbe ignorieren (die Zwillingsasteroiden sind vom Typ S, Bennu vom Typ C und sie haben unterschiedliche Zusammensetzungen), fällt es Ihnen möglicherweise sogar schwer zu erkennen, um welchen Asteroiden es sich auf seiner Oberfläche handelt.

(Oben) Die Oberfläche der Zwillingsasteroiden, fotografiert von der DRACO-Kamera der DART-Sonde vor dem Aufprall. Das Bild ist etwa 30 Meter breit | NASA/JHUAPL/JPMajor [6]

(Unten) Die Oberfläche des Asteroiden Bennu, aufgenommen von der PolyCam-Kamera des Pluto am 21. März 2019. Das Bild ist 48,3 Meter breit und der helle Felsen in der oberen linken Ecke ist 7,4 Meter breit | NASA/Goddard/Universität von Arizona [7]

Erkenntnisse aus der bodengestützten und Nahfelderkundung von Asteroiden in den letzten Jahren zeigen, dass die meisten Asteroiden mit einem Durchmesser von mehreren hundert Metern eine solche lockere „Trümmerhaufen“-Struktur aufweisen. **Das sind gute Nachrichten für die Menschheit – diese Asteroiden sind „fett“, und selbst wenn sie in Zukunft die Erde treffen sollten, kann die menschliche Technologie sie relativ leicht verändern oder sogar zerstören.

Kurz gesagt: Nachdem der Satellit LICIACube die Unfallstelle aus nächster Nähe bestätigt hatte, verließ er den Doppelasteroiden und verließ ihn nie wieder.

Als nächstes werden die Teleskope der Erde das Schauspiel beobachten.

Erdgebundene Teleskope zeigen ihre Leistungsfähigkeit

Um diesen seltenen Einschlag sorgfältig zu beobachten, stehen zahlreiche erdgebundene Teleskope und Weltraumteleskope in der Erdumlaufbahn bereit. Bei der Beobachtungsauflösung dieser Teleskope können die Zwillings-Hauptsterne und die Zwillings-Nebensterne nicht unterschieden werden, sodass wir nur die allgemeine Helligkeitsänderung des Doppelsternsystems sehen.

Verteilung erdgebundener und weltraumgestützter Teleskope, die Beobachtungen von Zwillingsasteroiden nach der Kollision durchführen sollen. Natürlich gelang es einigen von ihnen letztlich nicht, sie einzufangen. Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University

Nachfolgend ist die Anzeigezeit der Geräte-Showergebnisse aufgeführt:

Als der Einschlag erfolgte, konnte man natürlich an Orten, wo es bereits Tagesanbruch nach Ortszeit war (schließlich war es nach 7 Uhr morgens Pekinger Zeit) nichts fotografieren. In Gebieten, in denen es nach Ortszeit noch Nacht war, herrschten mit Teleskopen auf der Südhalbkugel der Erde bessere Beobachtungsbedingungen, sodass es einfacher war, die kostbaren Momente vor und nach dem Einschlag festzuhalten.

Das italienische Virtual Telescope Project nutzte das 12-Zoll-Teleskop am Kleinen Karoo-Observatorium in Südafrika, um die Helligkeitsänderungen des Zwillings-Kleinsternsystems vor und nach dem Einschlag zu verfolgen und zu erfassen. Deutlich zu erkennen ist, dass das beim Einschlag ausgeworfene Material die linke Seite des Doppelsternsystems wolkenartig bedeckt.

Der Aufprallzeitpunkt ist 23:14 UTC am 26. September 2022. Die Dauer der Animation beträgt 19 Minuten, von 23:07 bis 23:26. Das Stottern beginnt etwa um 23:19 Uhr. | Gianluca Masi (Virtuelles Teleskop), Berto Monard (Klein Karoo Observatory) [8]

Im animierten Bild stellen die sich bewegenden Punkte das Zwillingssystem aus dem größten und dem kleinsten Stern dar.

Gianluca Masi (Virtuelles Teleskop), Berto Monard (Klein Karoo Observatory) [8]

Das Les Makes-Observatorium auf der Insel Réunion im Indischen Ozean hat das folgende Bild aufgenommen: Der Asteroid begann fast unmittelbar nach dem Aufprall heller zu werden und war Sekunden später sehr hell. Das durch den Aufprall ausgeworfene Auswurfmaterial breitete sich in weniger als einer Minute zu einer wolkenartigen Form aus, begann sich nach Osten zu bewegen und löste sich langsam auf.

Das Les Makes Observatory zeichnete die dramatischen Veränderungen der Helligkeit des Doppelsternsystems von wenigen Sekunden bis zu einer halben Stunde nach dem Einschlag auf. 3-mal wiederholt | Observatorium Les Makes, J. Berthier, F. Vachier / T. Santana-Ros / ESA NEOCC, D. Föhring, E. Petrescu, M. Micheli [9]

Auch das South African Astronomical Observatory (SAAO) und das ATLAS-Projekt (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), das sich der Beobachtung von Asteroiden widmet, haben ähnliche Szenen aufgenommen.

Foto aufgenommen vom South African Astronomical Observatory▼

Bild aufgenommen mit dem 1-Meter-Lesedi-Teleskop in Sutherland, Südafrika | Nicolas Erasmus (SAAO) , Amanda Sickafoose (PSI) [11]

ATLAS-Projektdreharbeiten▼

Bild aufgenommen mit dem 0,5-Meter-Teleskop in Sutherland, Südafrika. Das ATLAS-Programm wird gemeinsam von der NASA und der Universität von Hawaii betrieben. Dieses Video wurde mit einem Teleskop in Sutherland, Südafrika, aufgenommen. Die gesamte Animation dauert ca. 2 Stunden | ATLAS [11]

Darüber hinaus haben auch einige Teleskope mit kleiner Apertur die Veränderungen der Doppelsterne nach der Kollision erfasst, wie beispielsweise die folgende Szene, die mit einem 11-Zoll-Teleskop in Neot Smadar in Israel aufgenommen wurde. Für ein Teleskop mit solch einer kleinen Apertur kann man den Effekt als erstaunlich bezeichnen.

Fotos: Eran Ofek und David Polishook [12]

Doch im Vergleich zu erdgebundenen Teleskopen sind die Zwillings-Weltraumteleskope der NASA, Hubble und James Webb , noch erstaunlicher. In den Stunden nach dem Aufprall machten zwei Weltraumteleskope Bilder des Doppelsternsystems im sichtbaren bzw. im Infrarotbereich. Das durch den Aufprall herausgeschleuderte Material war hell und grell. Dies ist auch das erste Mal, dass die beiden großen Teleskope gleichzeitig dasselbe Ziel im Weltraum beobachtet haben.

Die Weltraumteleskope Hubble (links, sichtbares Licht) und James Webb (rechts, Infrarot) erfassten das Doppelsternsystem wenige Stunden nach der Kollision und zeigten helle Strahlung von Material, das bei der Kollision um die Doppelsterne herum ausgestoßen wurde. | NASA, ESA, CSA, Jian-Yang Li (PSI), Cristina Thomas (Northern Arizona University), Ian Wong (NASA-GSFC), Joseph DePasquale (STScI), Alyssa Pagan (STScI) [13]

In der ersten Beobachtungsrunde vor und nach dem Aufprall machte Hubble insgesamt 45 Bilder und dokumentierte deutlich den Prozess, wie die Zwillingssterne nach der Kollision heller wurden und mehr Material abbekamen. Auch acht Stunden nach dem Einschlag sind diese hellen Auswurfstreifen nicht verschwunden.

Das Hubble-Weltraumteleskop erfasste die Veränderungen im Auswurfmaterial 22 Minuten (links), 5 Stunden (Mitte) und 8,2 Stunden (rechts) nach dem Einschlag der Zwillingsasteroiden. Die linke Seite zeigt die Aufprallrichtung der DART-Raumsonde | NASA, ESA, Li Jianyang (PSI), Alyssa Pagan (STScI) [13]

Das animierte Bild ist deutlicher ▼

Dies ist eine Zusammenstellung von drei Bildern, die das Hubble-Weltraumteleskop 22 Minuten, 5 Stunden und 8,2 Stunden nach der Kollision der beiden Asteroiden aufgenommen hat. Die Helligkeit des Doppel-Asteroidensystems hat sich um den Faktor drei erhöht | NASA, ESA, Jian-Yang Li (PSI), Alyssa Pagan (STScI) [13]

Webb führte vor und nach dem Aufprall fünf Stunden lang Beobachtungen durch und machte in der ersten Runde insgesamt zehn Bilder. Die Ausbreitung des Sputterns war im Infrarotbereich größer, da im Infrarotbereich mehr Staub zu sehen ist als im sichtbaren Licht. (Die Helligkeit von Staub ist im Infrarotbereich proportional zum Quadrat seiner Größe und im sichtbaren Lichtbereich proportional zum Produkt aus dem Quadrat seiner Größe und der Albedo. Die Albedo kleiner Himmelsstaubpartikel ist im sichtbaren Lichtbereich sehr gering, daher sind sie im Infrarotbereich heller.)

Animierte Zusammenstellung mehrerer Bilder, die vom Webb-Weltraumteleskop innerhalb von fünf Stunden nach der Kollision der beiden Asteroiden aufgenommen wurden | NASA, ESA, CSA, Cristina Thomas (Northern Arizona University), Ian Wong (NASA-GSFC), Joseph DePasquale (STScI) [13]

Aufgrund geografischer Einschränkungen sowie Leistungseinschränkungen der Teleskope, Wetterbedingungen und anderer Faktoren gelang es nur wenigen glücklichen erdgebundenen Teleskopen, die Veränderungen wenige Minuten nach dem Einschlag erfolgreich zu erfassen. Glücklicherweise war das durch die Kollision erzeugte „Feuerwerk“ groß genug und hielt lange genug an, sodass andere erdgebundene Teleskope die Möglichkeit hatten, es anschließend einzufangen.

Zum Beispiel:

22 Stunden nach dem Einschlag erfasste das Xingming-Observatorium das Zwillingssystem aus einem großen und einem kleinen Stern mit dem 0,6-Meter-NEXT-Teleskop . Obwohl die aktuelle Position des Doppelsternsystems keine idealen Beobachtungsbedingungen für das NEXT-Teleskop in Xinjiang bietet, sind auf dem Bild dennoch einige Wasserfontänen deutlich zu erkennen.

Der vollständige Name des NEXT-Teleskops lautet „Ningbo Education Bureau-Xinjiang Astronomical Observatory Telescope“. Seine Hauptziele sind die Photometrie von Asteroiden und veränderlichen Sternen sowie die Beobachtung schneller GRB-Reaktionen. Die Aufprallzeit ist 23:14 UTC am 26. September 2022. Die Beobachtungszeit dieses Bildes ist 21:31-22:30 UTC am 27. September | Fotografiert von @新疆幸运天, bereitgestellt von @交阯越人

29 Stunden nach dem Einschlag nahm das Telescope Live Observatory in Chile Bilder des Auswurfmaterials rund um das Doppelsternsystem auf, und schwach sichtbares Auswurfmaterial in einer Richtung begann sich auszudehnen.

E. Guido, M. Rocchetto, G. Savini, S. Fossey, Telescope Live [14]

Die Zwillingssterne begannen sich erneut zu verwandeln.

Ihm sind zwei Schwänze gewachsen.

Zwei Tage nach dem Einschlag nahm das SOAR-Teleskop in Chile dieses Bild auf: Die aus der Nähe der Zwillingsasteroiden herausgeschleuderten Einschlagsauswürfe waren deutlich schwächer geworden, hatten sich aber noch nicht vollständig aufgelöst. Es hat sich ein über 9.600 Kilometer langer „Schwanz“ gebildet. Dies liegt daran, dass ein Teil des ausgestoßenen Staubes durch den Strahlungsdruck der Sonne „geschoben“ wird, ähnlich dem „Schweif“ eines Kometen.

Das SOAR-Teleskop wird vom National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) betrieben. CTIO /NOIRLab /SOAR /NSF /AURA /T. Kareta (Lowell Observatory), M. Knight (US Naval Academy) [5]

Noch erstaunlicher ist, dass das Hubble-Weltraumteleskop am 8. Oktober 2022, 285 Stunden nach dem Einschlag, entdeckte, dass den Zwillingssternen ein zweiter „Schweif“ gewachsen war!

Die blauen Strahlungsstreifen in andere Richtungen als der Staubschweif sind Beugungsstreifen, die in den Bildern des Hubble auch als „Starbursts“ bezeichnet werden. | Adaptiert von: NASA/ESA/STScI/Hubble [15]

Die beiden „Schweife“ blieben zumindest bis zur Beobachtung durch Hubble am 11. Oktober deutlich sichtbar.

Vergleich von Bildern des Doppelsternsystems, die von der WFC3-Kamera des Hubble-Weltraumteleskops am 8. und 11. Oktober 2022 aufgenommen wurden. Der Aufprall der DART-Raumsonde erfolgt aus der 10-Uhr-Position, und die beiden „Schweife“ erstrecken sich in Richtung der Verlängerung der Sonne-Asteroiden-Linie | NASA, ESA, STScI, Jian-Yang Li (PSI)/Joseph DePasquale [15]

Obwohl das Wachstum eines Schweifes bei Kometen ein üblicher Vorgang ist, unterscheiden sich die Schweife von Kometen und Zwillingsplaneten deutlich .

Wenn ein Komet in die Nähe der Sonne fliegt, werden die flüchtigen Bestandteile und der Staub, die aufgrund der niedrigen Temperaturen im Kometenkern eingeschlossen sind, durch die Sonne aufgewirbelt, wodurch eine wolkenartige Koma und ein langer Schweif entstehen. Kometenschweife teilen sich oft in zwei Teile: Der eine ist der „ Gasschweif “ (Gasschweif), auch „ Ionenschweif “ (Ionenschweif) ​​genannt, der dadurch entsteht, dass der Sonnenwind das Gas und Plasma in der Koma verdrängt, die in sonnenabgewandter Richtung erscheint; der andere ist der „ Staubschweif “, der durch den Druck der Sonnenstrahlung entsteht, der die Staubpartikel in die Koma drückt und im Allgemeinen hinter der Flugbahn des Kometen und zwischen den Ionenschweifen erscheint.

Schematische Darstellung der Richtung des Gas- und Staubschweifes | Yukatan

Da Staubpartikel unterschiedlicher Größe unterschiedlich vom Strahlungsdruck der Sonne beeinflusst werden, sind Staubschweifen normalerweise über einen größeren Bereich verteilt und weisen eine bestimmte Krümmung auf.

Der Ionenschweif (blau) und der Staubschweif (gelb-grau) des Kometen | Foto: Jerry Lodriguss

Allerdings sind die Schweife der Zwillingssterne offensichtlich nicht durch Verflüchtigung entstanden und auch die beiden Staubschweife unterscheiden sich deutlich von den typischen Staub- und Ionenschweifen von Kometen. Warum haben Zwillingssterne zwei Staubschweife? Die Gründe hierfür erforschen Planetenforscher noch immer.

Es ist wirklich kürzer geworden!

„Feuerwerk“ ist sicherlich schön, aber die DART-Mission hat mehr als nur die kleine Ambition, den ganzen Weg zu fliegen, um den Asteroiden zu treffen.

Die Frage ist: In welchem ​​Ausmaß können bemannte Raumfahrzeuge die Umlaufbahn eines Asteroiden durch einen aktiven Aufprall mit begrenzter Energie verändern ? Auf diese Weise können die Menschen, sollte in Zukunft tatsächlich ein Asteroid die Erde treffen, besser einschätzen, ob ihr technologisches Niveau ausreicht, um gegen den Asteroiden zu kämpfen.

Dies ist auch der Hauptgrund, warum die DART-Mission, deren vollständiger Name „Double Asteroid Redirect“ lautet, Zwillingsasteroiden als Einschlagsziele wählte: Die Bahnänderungen des Doppelasteroidensystems lassen sich leichter beobachten.

Nach ersten Berechnungen könnte sich durch den Einschlag der DART-Sonde die Umlaufzeit der Zwillingsasteroiden im Doppelsternsystem von ursprünglich 11 Stunden und 55 Minuten um mehrere Minuten verkürzen.

Das DART-Missionsteam hat bereits Vorkehrungen getroffen, um diese winzigen periodischen Änderungen von wenigen Minuten zu beobachten.

Obwohl Asteroiden kein Licht aussenden, können sie Sonnenlicht reflektieren. Bei einem Doppelsternsystem aus zwei Asteroiden wird die reflektierte Helligkeit der beiden Asteroiden erheblich reduziert, wenn der Zwillingsasteroid in den Schatten des anderen fliegt. Wenn der Zwillingsasteroid vor dem Zwillingsasteroiden vorbeifliegt, blockiert er periodisch einen Teil des reflektierten Lichts des Zwillingsasteroiden (d. h. einen „Transit“), was zu einer geringeren Abnahme der Gesamthelligkeit des Doppelsterns führt.

Durch kontinuierliche Beobachtung der Helligkeit des Doppelsternsystems können erdgebundene astronomische Teleskope die neue Umlaufbahn des Begleitsterns, der den primären Zwillingsstern nach dem Aufprall umkreist, durch die Periode der Helligkeitsänderungen bestätigen. Dies ist viel einfacher, als die winzigen Bahnänderungen eines einzelnen Asteroiden zu beobachten.

Schematische Darstellung der Helligkeitsänderungen des Doppelsternsystems von der Erde aus gesehen, während die beiden kleinen Sterne die beiden großen Sterne umkreisen. Durch kontinuierliche Überwachung der Helligkeit können erdgebundene Teleskope die Umlaufzeit der Zwillingssterne bestimmen | NASA/APL/UMD [5]

Die letztlich beobachteten periodischen Schwankungen übertrafen jedoch die Erwartungen der DART-Mission bei weitem.

Nach mehr als zehn Tagen wiederholter Beobachtungen arbeiteten mehrere Observatorien, Universitäten und Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt zusammen, um eine neue Zeitspanne nach der Kollision der Zwillingssterne zu ermitteln: 11 Stunden und 23 Minuten – sie wurde nicht nur kürzer, sondern um ganze 32 Minuten kürzer !

Helligkeitsänderungen des Zwillingssystems, gemessen zwischen dem 27. September und dem 6. Oktober 2022 | NASA, Johns Hopkins APL, Institut für Astronomie der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, Lowell-Observatorium, JPL, Las Cumbres-Observatorium, Las Campanas-Observatorium, Europäische Südsternwarte, Dänemark 1,54-Meter-Teleskop, Universität Edinburgh, Open University, Katholische Universität San Concepción, Nationales Astronomisches Observatorium Seoul, Universität Antofagasta, Universität Hamburg, Northern Arizona University [5]

Zusätzlich zu den Helligkeitsbeobachtungen beobachteten das Goldstone Planetary Radar der NASA in Kalifornien und das Green Bank Observatory der National Science Foundation in West Virginia auch die Positionsänderungen des Doppelsternsystems per Radar und bestätigten damit, dass sich die Umlaufzeit der Zwillingssterne tatsächlich geändert hat . Wer veranlasste die Schließung des Arecibo-Observatoriums, das zur Beobachtung des Zwillings-Großstern-Zwillings-Kleinstern-Systems diente?

Die Positionsänderungen des Doppelsternsystems in Radarbildern am 4. und 9. Oktober 2022 sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Daten vom Goldstone Planetary Radar der NASA vom 4. Oktober 2022 und von einer gemeinsamen Radarbeobachtung des Goldstone- und Green Bank-Observatoriums vom 9. Oktober | Adaptiert von: NASA/Johns Hopkins APL/JPL/NASA JPL Goldstone Planetary Radar/National Science Foundation's Green Bank Observatory [5]

Auf den Radarbildern der vergangenen zwei Tage waren die Zwillingssterne nicht dort zu sehen, wo sie sein sollten.

Adaptiert von: NASA/Johns Hopkins APL/JPL/NASA JPL Goldstone Planetary Radar/National Science Foundation's Green Bank Observatory [5]

**Kurz gesagt, es ist klar und eindeutig, dass** die erste Planetenverteidigungsmission der Menschheit ein großer Erfolg war und die Umlaufbahn des Asteroiden tatsächlich verändert wurde .

Genau wie bei seiner Geburt war er von dem Moment an, als er von der DART-Mission für den Aufprall ausgewählt wurde, kein unbekannter Asteroid mehr im riesigen Ozean der Sterne.

Einen Monat später: Der „Schwanz“ ist immer noch da, aber …

Die Beobachtungen der Zwillingssterne sind noch nicht beendet.

Obwohl sich die Auswurfwolke um die Zwillingssterne allmählich aufgelöst hat, ist der gebildete Staubschweif außergewöhnlich beständig.

Am 26. Oktober (Pekinger Zeit), 29 Tage nach dem Einschlag, erfasste das NEXT-Teleskop des Xingming-Observatoriums die langen „Schweife“ der Zwillingssterne.

Das Bild zeigt die UTC-Zeit | Foto aufgenommen von @新疆幸运天天, bereitgestellt von @交阯越人

Am 27. Oktober, einen Monat nach dem Einschlag, erfasste das 84-Zentimeter-Teleskop des Schiaparelli-Observatoriums in Italien die „Schweife“ der Zwillingssterne.

Luca Buzzi, Andrea Aletti

Wie lange wird dieser Staubschweif bestehen bleiben? Wie leicht kann ein Asteroid, der aus einem Trümmerhaufen besteht, Kies und Staub ausstoßen und sich in einen „aktiven Asteroiden“ mit Schweif verwandeln? Dies alles sind Themen, die einer weiteren Beobachtung und Erforschung durch Planetenforscher würdig sind.

Mit dem Einschlag der DART-Raumsonde verstummten jedoch vorübergehend alle Geschichten über die Oberfläche der Zwillingsplaneten.

Kein erd- oder weltraumgestütztes Teleskop ist in der Lage, hochauflösende Bilder der Oberfläche der Zwillingsasteroiden aufzunehmen. Wir können nur auf den Nachfolger, Hera der ESA, warten, der das Geheimnis darüber lüften wird, welche Auswirkungen der Aufprall der DART-Raumsonde auf der Oberfläche der Zwillingsplaneten hatte.

Hera soll 2024 mit einer Falcon-9-Rakete von SpaceX starten und 2026 das Twin-Twin-System erreichen. Dann wird dieses Asteroidenpaar das erste Asteroidenpaar sein, das zweimal aus nächster Nähe von menschlichen Sonden erkundet wird.

Schematische Darstellung der Erkundung von Zwillingsasteroiden durch Hera | ESA

Genau wie dieses Foto, das die DART-Mission im letzten Moment vor dem Aufprall mit aller Kraft zu übermitteln versuchte, was ihr letztlich jedoch nicht gelang, scheint es stillschweigend zu sagen: „Fortsetzung folgt“, und wir freuen uns darauf, dass die neue Sonde den Ruhm fortsetzt.

Das letzte von der DART-Sonde zurückgesendete Bild wurde von der DRACO-Kamera an Bord der DART-Sonde 1 Sekunde vor dem Aufprall aufgenommen, als die Raumsonde etwa 6 Kilometer von der Oberfläche des Asteroiden entfernt war. Der rote Teil ist das Bild, das unterbrochen wurde, bevor es zurückgesendet wurde. | NASA/Johns Hopkins APL [1]

Verweise

[1] NASA | DARTs letzte Bilder vor dem Aufprall

https://www.nasa.gov/feature/dart-s-final-images-prior-to-impact

[2] https://dart.jhuapl.edu/Gallery/

[3] NASA | DART erhält seinen CubeSat-Begleiter, sein letztes großes Stück

https://www.nasa.gov/feature/dart-gets-its-cubesat-companion-its-last-major-piece

[4] NASA | Erste Bilder vom LICIACube-Satelliten der italienischen Raumfahrtagentur

https://www.nasa.gov/feature/first-images-from-italian-space-agency-s-liciacube-satellite

[5] NASA | NASA-DART-Bilder zeigen veränderte Umlaufbahn des Zielasteroiden

https://www.nasa.gov/feature/nasa-dart-imagery-shows-changed-orbit-of-target-asteroid

NASA | NASA bestätigt, dass der Aufprall der DART-Mission die Bewegung des Asteroiden im Weltraum verändert hat

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-confirms-dart-mission-impact-changed-asteroid-s-motion-in-space

[6] 27.09.2022 Jason Majors Twitter

https://twitter.com/JPMajor/status/1574775697431793666?s

[7] NASA | NASA-Mission hilft bei der Lösung eines Rätsels: Warum sind manche Asteroidenoberflächen felsig?

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-mission-helps-solve-a-mystery-why-are-some-asteroid-surfaces-rocky

[8] Der Double Asteroid Redirection Test (DART) schlug auf Didymos/Dimorphos ein… und es war eine riesige Show!

https://www.virtualtelescope.eu/2022/09/27/double-asteroid-redirection-test-dart-impacted-on-didymos-dimorphos-and-it-was-a-huge-show/

[9] ESA | Der DART-Asteroideneinschlag beeindruckt die ESA vom Boden aus

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Videos/2022/09/DART_asteroid_impact_impresses_in_ESA_s_view_from_the_ground

https://twitter.com/esaoperations/status/1574774088794521600?s

[10] 2022.09.27 SAAOs Twitter

https://twitter.com/SAAO/status/1574688994201255936?s

[11] 27.09.2022 ATLAS-Projekt Twitter

https://twitter.com/fallingstarIfA/status/1574583529731670021?s

28.09.2022 ATLAS-Projekt Twitter

https://twitter.com/fallingstarIfA/status/1574828954980159493?s

[12] 27.09.2022 David Polishooks Twitter

https://twitter.com/DPolishook/status/1574727091307831296?s

[13] NASA | Webb und Hubble erfassen detaillierte Ansichten des DART-Einschlags

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/webb-hubble-capture-detailed-views-of-dart-impact
[14] 28.09.2022 Ernesto Guidos Twitter

https://twitter.com/comets77/status/1575118862978355201?s

[15] NASAs Hubble entdeckt nach DART-Einschlag zwei Schweife in neuem Bild

https://hubblesite.org/contents/news-releases/2022/news-2022-056

https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-hubble-spots-twin-tails-in-new-image-after-dart-impact

Autor: haibaraemily

Herausgeber: Steed

Rezension: Xiaolong Hubble, Jiaozhi Yue People

Guokr (ID: Guokr42)

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Quelle: Guokr