La difesa planetaria è una sfida che riguarda tutta l’umanità, poiché il nostro pianeta è costantemente esposto al rischio di impatti con asteroidi potenzialmente pericolosi, e per prevenire o mitigare questo rischio, gli scienziati stanno studiando diverse tecniche per deviare gli asteroidi dalla loro traiettoria originale e allontanarli dalla Terra, un po’ come successo con Dimorphos e la missione della NASA, DART.
Una di queste tecniche è l’impatto cinetico, che consiste nel lanciare una navicella spaziale contro un asteroide ad alta velocità, trasferendo così una parte della sua quantità di moto e modificando la sua orbita.
Per testare l’efficacia di questa tecnica, la NASA ha lanciato nel 2021 la missione DART (Double Asteroid Redirection Test), la prima dimostrazione su larga scala della tecnologia di deviazione degli asteroidi. L’obiettivo della missione era di colpire intenzionalmente un piccolo asteroide chiamato Dimorphos, che orbita attorno a un asteroide più grande chiamato Didymos, e cambiare il suo periodo orbitale. Questo sistema binario di asteroidi non rappresenta alcuna minaccia per la Terra, ma è stato scelto perché offre un laboratorio naturale per studiare gli effetti dell’impatto cinetico.
La missione DART ha raggiunto il suo obiettivo il 26 settembre 2022, quando la navicella spaziale si è schiantata contro Dimorphos a una velocità di circa 6,6 chilometri al secondo. L’impatto ha generato un cratere di circa 40 metri di diametro sulla superficie dell’asteroide, che ha un diametro di circa 160 metri, e ha espulso una grande quantità di detriti nello spazio. L’impatto ha anche cambiato l’orbita di Dimorphos attorno a Didymos, riducendo il suo periodo orbitale da 11 ore e 55 minuti a 11 ore e 23 minuti, secondo le misurazioni effettuate da telescopi terrestri nei giorni successivi alla collisione.
Questo cambiamento è stato molto maggiore di quanto previsto dalla NASA, che aveva definito come successo minimo una riduzione del periodo orbitale di almeno 73 secondi, tuttavia ciò che ha sorpreso ancora di più gli scienziati è stato il fatto che l’orbita di Dimorphos ha continuato a cambiare anche dopo l’impatto, in modo inaspettato e incoerente. Una nuova ricerca condotta da un gruppo di studenti delle scuole superiori della Thacher School in California ha mostrato che il periodo orbitale di Dimorphos è aumentato gradualmente fino al 6 novembre 2022, raggiungendo un valore superiore a quello misurato immediatamente dopo l’impatto.
Cosa dice la ricerca svolta sui detriti di Dimorphos
Gli studenti hanno usato il telescopio da 0,7 metri della loro scuola per osservare il sistema binario di asteroidi prima e dopo l’impatto, e hanno calcolato il periodo orbitale di Dimorphos basandosi sulla variazione della sua luminosità riflessa. Hanno scoperto che il periodo orbitale era aumentato da 11 ore e 23 minuti a 11 ore e 34 minuti nel giro di un mese e mezzo, e questo risultato era in contrasto con le misurazioni ufficiali della NASA, che indicavano una riduzione del periodo orbitale a 11 ore e 21 minuti nello stesso intervallo di tempo.
“Abbiamo ottenuto un numero leggermente più alto, una variazione di 34 minuti. È fastidiosamente incoerente.”
ha detto a New Scientist il dottor Jonathan Swift, insegnante e direttore dell’osservatorio della Thacher School. Gli studenti hanno presentato il loro lavoro alla riunione dell’American Astronomical Society di Albuquerque a giugno 2022, e in un articolo accettato per la pubblicazione nelle Research Notes dell’American Astronomical Society.
Come si spiega questa discrepanza tra le misurazioni degli studenti e quelle della NASA? E perché l’orbita di Dimorphos ha continuato a cambiare dopo l’impatto? Gli scienziati non hanno ancora una risposta definitiva, ma ipotizzano che il fenomeno sia legato alla distribuzione e al movimento dei detriti espulsi dall’impatto, questi detriti infatti potrebbero aver interagito con Dimorphos in diversi modi, influenzando la sua quantità di moto e la sua orbita.
Una possibilità è che alcuni detriti siano ricaduti sulla superficie di Dimorphos, trasferendogli ulteriore quantità di moto e rallentandolo ancora di più. Un’altra possibilità è che alcuni detriti siano rimasti in orbita attorno a Dimorphos, formando una sorta di anello o una coda cometaria. Questi detriti potrebbero aver subito l’effetto Yarkovsky, cioè una spinta causata dalla differenza di temperatura tra il lato illuminato e il lato in ombra dell’oggetto. Questa spinta potrebbe aver modificato l’orbita dei detriti e, per reazione, quella di Dimorphos.
Queste ipotesi sono supportate da alcune immagini ottenute dal telescopio spaziale Hubble, che ha osservato il sistema binario di asteroidi il 4 e l’8 ottobre 2022. Le immagini mostrano una coda di materiale espulso dalla superficie di Dimorphos dopo l’impatto, che cambia forma nel tempo, in particolare, la coda si divide in due parti distinte, suggerendo che i detriti abbiano dinamiche diverse.
“Se si colpisce un mucchio di macerie con un veicolo spaziale, una grande quantità di materiale verrà espulsa e volerà via dall’oggetto. Lo vediamo nelle prime immagini dopo la collisione. Il materiale espulso porta con sé la quantità di moto. Il cambiamento di periodo che abbiamo osservato non è solo il risultato del trasferimento di quantità di moto dalla navicella spaziale in collisione, ma anche di un aumento di quantità di moto aggiuntivo dovuto al movimento del proiettile.”
ha detto la dottoressa Cristina Thomas, della Northern Arizona University, in una conferenza stampa precedente.
Per capire meglio cosa sia successo a Dimorphos dopo l’impatto, gli scienziati dovranno attendere l’arrivo della missione Hera dell’Agenzia Spaziale Europea, previsto per la fine del 2026. Hera sarà la prima missione a visitare un sistema binario di asteroidi e a esaminare da vicino il cratere creato da DART e i detriti circostanti. Hera sarà anche accompagnata da due piccoli satelliti CubeSat, chiamati APEX e Juventas, che effettueranno misurazioni aggiuntive sulla forma, la massa, la densità e il campo gravitazionale di Dimorphos.
La missione DART ha dimostrato che l’impatto cinetico è una tecnica efficace per deviare gli asteroidi dalla loro orbita originale, ma ha anche rivelato che il sistema è molto più complesso di quanto si pensasse. L’impatto non solo cambia l’orbita dell’asteroide nel breve termine, ma anche nel lungo termine, a causa delle interazioni con i detriti espulsi. Questo comportamento non era previsto, ma in realtà questa era la prima volta che l’umanità spostava letteralmente un corpo celeste.
Per questo motivo, gli scienziati devono continuare a studiare il fenomeno e a monitorare il sistema binario di asteroidi per capire meglio le sue dinamiche e le sue implicazioni per la difesa planetaria.
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