DART 小惑星衝突により 10,000 キロメートルの岩石破片が発生 – Ars Technica

NASAの二重小惑星リダイレクションテスト（DART）ミッションは惑星防衛の観点から成功し、小惑星の軌道を変更することに成功した。 しかし、このミッションには科学的な要素が含まれており、衝突によって小惑星について何が分かるのかを判断するために、私たちはまだ衝突破片を分類しているところです。 小惑星までの距離と破片から反射される光の量が少ないため、これは困難です。

今日、ハッブル宇宙望遠鏡で衝突の画像を分析したチームによって論文が発表された。 彼らは、元々は DART の標的であるディモルフォスの質量の 0.1% を構成していたであろう数十の岩石を発掘しました。 そして、それらはすべて衝突現場から非常にゆっくりと移動していますが、そのうちのいくつかは二重小惑星系の重力から逃れることができるはずです。

ロックウェイ

崩壊直前に DART が撮影した画像によると、ディモルフォスは瓦礫の山、岩、小さな岩、塵がごちゃ混ぜになっていて、相互の重力によってかろうじて結合されていたことが示されています。 では、DART 宇宙船のような比較的硬い物体が高速で小惑星に衝突するとどうなるでしょうか?

しばらくの間、答えは「埃が多すぎる」でした。 初期の画像では、小惑星から大量の物質が流れ出し、宇宙空間に拡散し、太陽の放射圧によって長い「尾」を形成している様子が示されている。 しかし、時間の経過とともに、十分な量の破片が除去されたため、ハッブルは塵によって隠されていた大きな天体の鮮明な画像、つまり多数の鮮明な画像を取得することができました。

この場合の課題は、これらの大きなオブジェクトが依然として非常に小さく、太陽光の反射がほとんどないことです。 その結果、それらは一般に小さな光点として現れ、検出器に当たる宇宙線や、撮像中にハッブルの視野を横切る背景の星と区別がつきません。

したがって、ハッブル画像は十分な光を捉えるために長時間露光する必要があり、研究者らはハッブルが地球周回軌道上の異なる地点で撮影した複数の露光を組み合わせた（そのために、すべてが同じ角度から同等の領域を示すように画像の向きを変更する必要があった）。 1 つまたはいくつかの画像にのみ現れる光は破棄され、ノイズの一部が除去されます。

露出を組み合わせると、研究者らは、ディディムス/ディモルファス系に沿って移動しているものの、そこから分岐していた 40 個近くの物体を特定することができました。 個々の画像には最も明るいものだけが表示されています。

小さくて動きが遅い

反射する光の量に基づいて、研究者らは、観察した岩石が 4 ～ 7 メートル以内にあると推定しています。 これは親小惑星の平均反射率に基づいています。 より暗い岩やより明るい岩は、明らかにこれらの推定値を狂わせます。 研究者らはまた、無傷の小惑星に基づくモノリシック密度推定値を使用して、岩石の推定質量を割り出します。 合計すると、それらは衝突前にディモルフォスの質量の約 0.1 パーセントを運んでいたと推定されています。

衝突現場からの距離に基づいて、速度を推定することが可能でした。 すべてがとても遅いです。 最速の岩石でも秒速 1 メートル未満で移動します。これは、衝突場所から 1 キロメートル移動するのにほぼ 4 時間かかります。 そして、遅い速度はその速度のほんの一部にすぎません。

しかし、それらが来た二重小惑星系の重力が非常に弱いため、高速天体は重力から逃れることができるでしょう。 実際、岩石の個体数はおおよそ半分に分けることができ、より速い半分が脱出速度を達成します。

質量と速度の組み合わせにより、著者らはこれらの岩石が衝突で持ち去った総運動エネルギーを推定することができました。 DART によって提供されるエネルギーと比較すると、これは非常に小さく、DART によって提供されるエネルギーの約 0.003 パーセントです。

ディモルフォスは瓦礫の山であるため、これが衝撃で大きな岩を粉砕した DART の産物であると信じる理由はありません。 代わりに、ディモルフォは、遠い過去に衝突によって砕かれた岩から作られています。 DART はそのうちの数名を瓦礫の山の重力から解放しただけでした。 ディモルフォスの衝突前の画像に基づいて、研究者らはこれらの岩石が合わせて小惑星の表面の約2%を占めるだろうと推定している。 これは、DART が直径約 50 メートルのクレーターを吹き飛ばすことに相当します。

DART が小惑星上の他の場所から物質を放出するのに十分な地震エネルギーを伝達した場合、クレーターはさらに小さくなる可能性があります。 しかし、瓦礫の山は非常に多孔質であると予想されるため、地震エネルギーが瓦礫の山の奥深くまで到達する可能性は低い。

いずれにせよ、欧州宇宙機関の探査機HERAが追跡調査のために小惑星に到達すれば、状況はより明確になるだろう。 あと 3 年はこのような事態が起こるとは予想されていないため、ただ辛抱する必要があります。

天体物理学ジャーナルレター、2023 年。DOI: 10.3847/2041-8213/ace1ec （DOIについて）。