Následky srážky sondy DART s planetkou Dimorphos: První výsledky pozorování teleskopy ESO

Kosmická sonda DART (Double Asteroid Redirection Test, NASA) se 26. září 2022 cíleně střetla s planetkou Dimorphos, měsícem asteroidu Didymos. Jednalo se o první kontrolovaný test našich možností odklonit potenciálně nebezpečnou planetku z kolizního kurzu. Ke srážce došlo ve vzdálenosti 11 milionů kilometrů od Země, což je dostatečně blízko na to, aby doprovodné efekty mohly být detailně zkoumány řadou pozemních dalekohledů. Následky střetu sledovaly mimo jiné všechny čtyři 8,2metrové dalekohledy ESO/VLT (Very Large Telescope) na Observatoři Paranal v Chile. První výsledky těchto pozorování byly nyní zveřejněny ve dvojici vědeckých článků.    

„Planetky patří k nejstarším pozůstatkům hmoty, ze které se utvořily všechny planety a měsíce naší Sluneční soustavy,“ říká Brian Murphy (PhD student, University of Edinburgh, UK), spoluautor jedné z publikovaných studií. Výzkum oblaku materiálu vyvrženého následkem impaktu sondy DART nám tak může přinést mnoho informací o vývoji našeho planetárního systému. „Ke střetům mezi planetkami dochází přirozeně, ale nikdy to nevíte dopředu,“ pokračuje astronomka Cyrielle Opitom (University of Edinburgh), vedoucí autorka jednoho z článků. „DART je opravdu mimořádnou příležitostí zkoumat kontrolovaný impakt skoro jako v laboratoři.“

Cyrielle Opitom a její tým sledoval vývoj oblaku hmoty po dobu jednoho měsíce pomocí přístroje MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) pracujícího na dalekohledu ESO/VLT. Zjistili, že světlo odražené od částic v oblaku vyvržené hmoty bylo modřejší než světlo, které odrážela planetka samotná před impaktem. To naznačuje, že oblak by mohly tvořit velmi jemné částice. V hodinách a dnech následujících po kolizi se také v oblaku vytvořily různé struktury: shustky, spirály a dlouhý ohon částic tlačených pryč slunečním zářením. Spirály i ohon byly však červenější než původní oblak, takže mohly být naopak tvořeny většími částicemi.

Přístroj MUSE týmu umožnil rozložit světlo odražené od částic v oblaku na základní složky (barevné spektrum) a pátrat po známkách různých plynů. Vědci se především zaměřili na hledání kyslíku a vody, tedy látek, které by se mohly uvolňovat z ledu odhaleného impaktem. Nenalezli však nic. „Nepředpokládá se, že by planetky obsahovaly významné množství ledu, takže nalezení jakýchkoliv známek vody by bylo skutečným překvapením,“ vysvětluje Cyrielle Opitom. Astronomové rovněž pátrali po stopách látek používaných k pohonu sondy DART, ani ty však nenašli. „Věděli jsme, že to bude obtížné, protože množství plynu, který mohl zůstat v nádržích pohonného systému, nebylo velké. Část z něj se navíc mohla rozptýlit příliš daleko na to, abychom mohli jeho stopy detekovat pomocí MUSE v době, kdy jsme pozorování zahájili.“      

Další vědecký tým, který vedl astronom Stefano Bagnulo (Armagh Observatory and Planetarium, UK), zkoumal, jak impakt sondy DART ovlivnil povrch planetky.

„Když pozorujeme tělesa ve Sluneční soustavě, zkoumáme sluneční světlo rozptýlené při odrazu od povrchu nebo atmosféry, které je částečně polarizováno,“ vysvětluje Stefano Bagnulo. To znamená, že elektromagnetické vlny oscilují podél preferovaného směru a nikoliv náhodně. „Sledování změn polarizace - v závislosti na orientaci planetky vzhledem k nám a ke Slunci - dokáže odhalit strukturu a složení jejího povrchu.“  

Stefano Bagnulo a jeho tým využili přístroj FORS2 (FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2) na dalekohledu VLT k monitorování planetky a zjistili, že stupeň polarizace náhle poklesl po impaktu. Ve stejnou dobu se také zvýšila celková jasnost systému. Jedním z možných vysvětlení je, že náraz odhalil méně pozměněný materiál z nitra asteroidu. „Možná, že hmota odhalená impaktem byla přirozeně světlejší a méně polarizující, než materiál na povrchu, protože nikdy nebyla vystavena slunečnímu větru a záření,“ popisuje Stefano Bagnulo   

Další možností je, že impakt dále rozmělnil objekty ležící na povrchu a do oblaku trosek byly vyvrženy mnohem menší částice. „Víme, že za určitých podmínek menší fragmenty efektivněji odrážejí světlo a méně ho polarizují,“ vysvětluje spoluautor Zuri Gray (PhD student, Armagh Observatory and Planetarium).

Výzkumy těchto dvou týmů ukazují potenciál teleskopů VLT, když jejich specializovaná zařízení spolupracují. Kromě MUSE a FORS2 byly následky impaktu sledovány dalšími dvěma přístroji pro VLT, ale analýza těchto pozorování ještě probíhá. „Tento výzkum využil výhodu jedinečné příležitosti, když se sonda NASA střetla s planetkou, a není tedy možné ho zopakovat žádným budoucím zařízením. Proto jsou data pořízená pomocí VLT v období kolem impaktu mimořádně cenná pro lepší pochopení vlastností planetek,“ dodává Cyrielle Opitom.

Další informace

Výzkum prezentovaný v první části tiskové zprávy byl zveřejněn v článku “Morphology and spectral properties of the DART impact ejecta with VLT/MUSE”, který byl publikován v časopise Astronomy & Astrophysics doi:10.1051/0004-6361/202345960.

Druhá část tiskové zprávy se věnuje výzkumu prezentovanému v článku “Optical spectropolarimetry of binary asteroid Didymos-Dimorphos before and after the DART impact”, který byl publikován v časopise Astrophysical Journal Letters doi:10.3847/2041-8213/acb261.

Složení prvního týmu: C. Opitom (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, UK [Edinburgh]), B. Murphy (Edinburgh), C. Snodgrass (Edinburgh), S. Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, UK [Armagh]), S. F. Green (School of Physical Sciences, The Open University, UK), M. M. Knight (United States Naval Academy, USA), J. de Léon (Instituto de Astrofísica de Canarias, Španělsko), J.-Y. Li (Planetary Science Institute, USA) a D. Gardener (Edinburgh).

Složení druhého týmu: S. Bagnulo (Armagh), Z. Gray (Armagh), M. Granvik (Department of Physics, University of Helsinki, Finsko [Helsinki]; Asteroid Engineering Laboratory, Luleå University of Technology, Švédako), A. Cellino (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Itálie), L. Kolokolova (Department of Astronomy, University of Maryland, USA), K. Muinonen (Helsinki), O. Muñoz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Španělsko), C. Opitom (Edinburgh), A. Penttila (Helsinki) a Colin Snodgrass (Edinburgh).

Kosmickou sondu DART postavila a provozovala Johns Hopkins Applied Physics Lab, která ji také řídila pro Planetary Defense Coordination Office (NASA) jako projekt Planetary Missions Program Office (NASA). LICIACube je projekt Italské kosmické agentury (ASI), který realizovala Argotec. Více informací o misi DART: https://www.nasa.gov/dart a https://dart.jhuapl.edu.

Na misi sondy DART dlouhodobě spolupracuje tým vědců z Astronomického ústavu AV ČR pod vedením Petra Pravce, který spoluobjevil satelit Dimorphos. K pozorování binárního systému Didymos-Dymorphos astronomové využívají mimo jiné vzdáleně ovládaný dánský dalekohled DK154 (Danish 1.54-metre telescope) pracující na Observatoři ESO La Silla v Chile. Data získaná pomocí tohoto přístroje přispěla k zpřesnění orbitálních parametrů systému a správnému načasování impaktu sondy DART. Teleskop byl využit také pro následná pozorování efektů po dopadu a pomohl změřit změnu periody oběhu satelitu Dimorphos. První výsledky byly publikovány v březnu 2023 v časopise Nature v článku ‚Orbital Period Change of Dimorphos Due to the DART Kinetic Impact‘ (doi.org/10.1038/s41586-023-05805-2). Další informace v tiskových zprávách ASU: Zpráva č.1; Zpráva č.2

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálie. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře - největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

• vědecké články:
  • Bagnulo et al., Astrophysical Journal Letters
  • Opitom et al., Astronomy & Astrophysics Letters
• Příspěvek na blogu ESO o paralelním pozorování po impaktu DART pomocí VLT
• Snímky dalekohledu VLT
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Anežka Kabátová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Česko; Email: eson-czech@eso.org

Cyrielle Opitom; School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh; Edinburgh, United Kingdom; Tel.: +44 (0)131 668 8350; Email: copi@roe.ac.uk

Zuri Gray; Armagh Observatory and Planetarium; Armagh, United Kingdom; Tel.: +353831185135; Email: zuri.gray@armagh.ac.uk

Juan Carlos Muñoz Mateos; ESO Media Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2303 - 21. března 2023