L’asteroide near-Earth (65803) Didymos e il suo satellite Dimorphos formano un sistema binario compatto: il corpo principale e il suo satellite distano solo 1,2 km e hanno un periodo orbitale di 11,9 ore. Didymos ha un diametro di circa 800 metri, mentre Dimorphos ha una dimensione di 160 metri: entrambi sono degli asteroidi con una struttura a rubble-pile ossia non sono corpi monolitici, ma formati dall’aggregazione di blocchi di roccia di diverse dimensioni. Il sistema Didymos + Dimorphos è stato oggetto della missione DART (Double Asteroid Redirection Test) della NASA, che il 26 settembre 2022 ha sperimentato per la prima volta sul satellite la tecnica dell’impattore cinetico per operare una deflessione orbitale. Di questa missione e dei cambiamenti che si sono avuti sull’orbita di Dimorphos abbiamo già parlato estesamente nel blog.

In questa news vogliamo parlare dei risultati delle osservazioni fatte con il telescopio spaziale Hubble, che si trova in orbita bassa attorno alla Terra dal 1990, sul sistema Didymos + Dimorphos nei mesi successivi all’impatto: il 19 dicembre 2022, il 4 febbraio 2023 e il 10 aprile 2023. Nell’immagine del 19 dicembre, che vi mostriamo sotto in negativo per facilitare la visione, è presente una popolazione di oggetti – indicata dai cerchietti – che non era mai stata osservata prima d’ora: si tratta di 37 massi espulsi durante la collisione di DART con Dimorphos, ancora presenti nello spazio attorno al sistema binario.

L’immagine del 19 dicembre 2022 è una composizione mediana di 24 singole immagini che sono state ruotate e traslate in modo tale da comporre l’immagine finale, quindi è da escludere che i puntini presenti possano essere degli artefatti come il risultato della collisione di raggi cosmici con la matrice del CCD: nell’operazione di mediana delle immagini questo tipo di artefatti verrebbero completamente cancellati. Invece si tratta proprio di oggetti reali che si muovono di conserva con Didymos & Dimorphos, come hanno dimostrato le riprese nei mesi successivi. La magnitudine apparente degli oggetti più luminosi nell’immagine del 19 dicembre va dalla +26,4 fino alla +27,6 e assumendo un albedo geometrico di 0,15 si trovano dimensioni che vanno dai 4 ai 7 metri compatibili con quelli di massi espulsi nello spazio per effetto della collisione di DART. Dei 37 oggetti individuati solo il più brillante (il n. 31) ha mostrato della variazioni fotometriche dell’ordine di 1 magnitudine con un periodo di 0,83 h: probabilmente si tratta di un masso dalla forma allungata che ruota attorno al proprio asse dando luogo alla variazione di luminosità osservata. Il periodo di rotazione degli altri massi non è stato possibile determinarlo perché o troppo deboli o con variazioni fotometriche al di sotto delle incertezze di misura.

Nel complesso la velocità relativa dei 37 massi rispetto al centro di massa del sistema Didymos + Dimorphos, proiettata nel piano del cielo, è dell’ordine di 0,30 m/s con un’incertezza di più o meno 0,02 m/s. Per sfuggire da Dimorphos basta avere una velocità di 0,09 m/s, mentre per sfuggire dal sistema binario sono sufficienti 0,24 m/s: quindi tutti i massi si stanno lentamente allontanando dal sistema, in un certo senso sono i più lenti e facili da osservare anche a distanza di mesi dall’impatto. I più veloci generati nell’impatto sono già molto distanti dal sistema binario e non osservabili. Questa lentezza di allontanamento faciliterà la loro osservazione da parte della missione HERA dell’ESA che sarà lanciata da un razzo Falcon 9 di SpaceX nell’ottobre del 2024 con lo scopo di studiare gli effetti dell’impatto di DART sul sistema binario di Didymos.

Per maggiori dettagli sui massi ripresi con il telescopio spaziale Hubble si può leggere il paper originale: Jewitt D. et al., The Dimorphos Boulder Swarm.

Come evolverà lo sciame di massi che, lentamente, sta lasciando il sistema binario di Didymos? Per cercare di rispondere a questa domanda si può vedere come evolverà l’orbita di Didymos rispetto a quella della Terra. Attualmente la Minimum Orbit Intersection Distance (MOID) fra l’orbita di Didymos e quella della Terra è di circa 0,0395 au, pari a 5,9 milioni di km. Se la velocità di allontanamento dei boulder dal centro di massa del sistema binario è dell’ordine di 0,3 m/s affinché lo sciame di massi si espanda fino ad arrivare a muoversi in prossimità dell’orbita terrestre è necessario un tempo dell’ordine di 5900000/0,0003 = 600 anni. Quindi in poche centinaia di anni qualche frammento di Dimorphos potrebbe cadere sulla Terra. Per fortuna si tratta di boulder di piccole dimensioni, quindi si disintegreranno in atmosfera. Tuttavia c’è almeno una cosa di cui bisogna tenere conto: l’evoluzione dell’orbita di Didymos. In effetti non è detto che la MOID resti a 0,0395 au, potrebbe aumentare o diminuire per effetto delle perturbazioni gravitazionali esercitate dagli altri corpi del Sistema Solare e per gli effetti delle forze non-gravitazionali come l’effetto Yarkowsky. Per avere un’idea di come evolverà l’orbita di Didymos tenendo conto di tutti i pianeti del Sistema Solare, ma trascurando la radiazione solare, possiamo usare Mercury 6, il software per l’integrazione numerica delle orbite di cui abbiamo già parlato sul blog. Il risultato dell’integrazione numerica è mostrato nella figura che segue.

Come si può vedere la MOID dell’orbita di Didymos con la Terra tenderà a diminuire nei prossimi secoli, raggiungendo un minimo di 0,021 au fra circa 4900 anni. Poi tornerà a salire per raggiungere un massimo di 0,055 au fra circa 10.000 anni. Considerata questa evoluzione, per la nube di boulder in espansione sarà più facile colpire la Terra perché la MOID nel frattempo diminuirà ed è ragionevole attendersi che anche per i massi valga la stessa cosa visto che si muovono su orbite molto simili a quella di Didymos.