由DART撞击后第一个月拍摄的图像组成的视频,显示了Didymos在帧和恒星之间移动

DART撞击小行星后第一个月拍摄的图片。每一帧都是整晚观测的平均值。Didymos小行星系统位于中心,恒星呈条纹状。图片来源:坎特伯雷大学Ōtehīwai约翰山天文台/UCNZ

去年9月,美国宇航局的双小行星重定向测试(DART)飞船撞上了一颗小行星,故意改变了这颗岩石在太空中的轨迹行星防御的第一次测试.现在,科学家们已经解构了这次碰撞及其后果,并了解到人类对宇宙的打击到底有多成功。

高尔夫球车大小的DART与一颗叫做Dimorphos的金字塔大小的小行星相撞。研究人员报告说,这次撞击导致小行星绕另一块太空岩石的轨道缩小——Dimorphos现在完成轨道的速度比撞击前快了33分钟1今天在自然.这意味着,如果探测到一颗危险的小行星正朝地球飞来,撞击它的任务可能会使它偏离地球。

飞镖的以前也有过成功的报道;现在,有五项研究自然描述一下撞击的最后时刻以及它是如何影响小行星的。其中一个小组将航天器的轨道数据与小行星撞击前的表面照片结合起来2.当DART以每秒6公里的速度冲向Dimorphos时,第一个被击中的部分是它的一块太阳能电池板,它撞上了一块6.5米宽的巨石。几微秒后,飞船主体与巨石旁边的岩石表面相撞,价值3.3亿美元的DART撞得粉碎。

这次撞击从二形福斯43亿公斤的质量中喷射出至少100万公斤的岩石。这些碎片形成了一条尾巴,在小行星后面延伸了数万公里。在数周的时间里,各种望远镜观察着彗尾在太阳光线的压力下移动和进化;哈勃太空望远镜甚至发现了第二条尾巴,它在撞击后18天消失了3.

Dimorphos宽151米,围绕较大的小行星Didymos运行。NASA的目标是改变双形卫的轨道,使天文学家能够通过地面望远镜监测双形卫随时间的亮度来发现变化。无论是现在还是将来,这两颗小行星都不会对地球构成威胁。

DART于9月26日接近Dimorphos时拍摄的图像显示了这颗小行星看起来像个蛋被巨石覆盖.它似乎是一堆松散的碎石,几乎没有被重力压在一起——当DART击中它时,它的表面可能会发生壮观的破碎。

碰撞试验

马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家卡罗琳·恩斯特(Carolyn Ernst)说,更多细节的发现有助于研究人员理解为什么这次撞击能如此成功地使小行星分流。

其中一个因素是,宇宙飞船击中了距离小行星中心约25米的地方,使其冲击力最大化。另一种说法是,小行星撞击时大量的碎石飞向了外面。这种力产生的后坐力使小行星进一步偏离了之前的轨道。研究人员估计,这种碎石的喷射意味着Dimorphos增加的动量几乎是DART的四倍4

研究人员说,虽然美国宇航局只在一颗小行星上演示了这项技术,但结果可能广泛适用于未来的危险。加州山景城SETI研究所的Franck Marchis说:“这意味着,如果有威胁,我们可以迅速设计出使小行星偏转的任务,我们知道这是非常有可能有效的。”Franck Marchis也是马赛望远镜制造商Unistellar的首席科学官。

“如果你在30年前问我,‘我们能有信心在下周二之后不会被一颗巨大的致命小行星毁灭吗?“我不得不说不,”美国宇航局华盛顿总部DART项目科学家汤姆·斯塔特勒补充道。他说,现在天文学家已经对天空进行了调查,确定了几乎所有危险的小行星——现在DART已经被证明是有效的——“当有新发现时,我们就知道该怎么做了。”

研究人员正在继续研究DART的数据,以了解更多关于Dimorphos和Didymos的物理、化学和地质信息。这项工作是在由Marchis共同领导的业余天文学家网络的帮助下完成的。该网络的成员在小行星撞击之前、期间和之后用望远镜观测了这些小行星。他们发现,在宇宙飞船撞击后,岩石似乎立即变得明显更红5

位于夏威夷的美国国家航空航天局红外望远镜设备发现了随后的蓝色变化,这是克里斯蒂娜·托马斯(Cristina Thomas)在美国地球物理联盟12月的一次会议上报告的,她是位于弗拉格斯塔夫的北亚利桑那大学的行星科学家。她说:“我们认为这很有可能,因为我们有很多来自Dimorphos的材料。”撞击穿透了小行星风化的内部,暴露了部分内部,使小行星在撞击后几个小时暂时呈现蓝色。

科学家们将在2026年底近距离观察这次撞击的后果,届时欧洲航天局一艘名为赫拉的飞船将抵达迪默弗斯。研究人员很想知道DART撞击留下了什么样的陨石坑。与此同时,详细的科学观测将持续数周,直到Didymos和Dimorphos远离地球的运动使它们太微弱以至于许多望远镜无法看到,然后将它们带到太阳后面。

托马斯说:“能继续观察事态的发展,真的很令人兴奋。”