En 2022, la prueba de redireccionamiento de doble asteroide (DART) de la NASA se estrelló contra el asteroide Dimorphos durante una prueba exitosa de tecnología de defensa planetaria. Este éxito se midió por un cambio significativo en la órbita de Dimorphos alrededor del asteroide más grande Didymos. Desde entonces, diferentes observatorios han analizado los datos para intentar reconstruir qué nos dicen los restos del impacto sobre la estructura del asteroide.

Todas estas observaciones tuvieron lugar a grandes distancias del impacto. Pero DART llevaba consigo un pequeño CubeSat llamado LICIACube y lo dejó caer en una trayectoria de escape unas semanas antes del impacto. Tomó algún tiempo recuperar todas las imágenes de LICIACube de la Tierra y analizarlas, pero ahora están llegando los resultados y brindan pistas sobre la composición y la historia de Dimorphos, así como por qué el impacto tuvo un efecto tan significativo en su órbita.

Rastreando escombros

LICIACube estaba equipada con generadores de imágenes de campo estrecho y amplio (llamados LEIA y LUKE mediante retrorónimos cuidadosamente elegidos). Siguió a DART a través de la zona de impacto durante aproximadamente tres minutos y capturó imágenes comenzando aproximadamente un minuto antes del impacto y continuando durante más de cinco minutos después.

Estos mostraron que el impacto había creado un complejo campo de escombros. En lugar de un único cono de materia, había filamentos y grupos de material eyectado, todos moviéndose a diferentes velocidades. Un artículo, publicado hoy en Nature, intenta catalogar gran parte del mismo. Así, por ejemplo, identifica un flujo de material expulsado que aparece en las primeras imágenes posteriores al impacto y que puede seguirse hasta que se detengan las imágenes. En este punto se extiende ocho kilómetros desde el lugar del impacto. Esto equivale a una velocidad de aproximadamente 50 metros por segundo.

Por otra parte, había un grupo de material que fue visible durante aproximadamente un minuto y medio y se movía a unos 75 metros por segundo; un segundo grupo se movía aproximadamente a la mitad de esa velocidad.

El material más rápido que pudieron rastrear fue expulsado a unos 500 metros por segundo, o unos 1.800 kilómetros por hora (1.100 mph). Y eso ayuda a resaltar el valor de LICIACube, ya que las mejores observaciones que tenemos a distancia fueron realizadas por el Hubble, y solo detectó objetos que se movían a la mitad de esa velocidad.

Curiosamente, el material expulsado inicialmente parece rojizo, pero gradualmente cambia a azul con el tiempo. Los investigadores sugieren que esto podría significar que la superficie del asteroide se había enrojecido por la exposición a la radiación y que el primer material que salió del impacto procedía de la superficie. Más tarde, a medida que salió más material del interior, el enrojecimiento disminuyó.

A finales del año pasado, un artículo separado se centró en las dimensiones del cono de escombros. Utilizándolos, trabajó hacia atrás para evaluar dónde llegaba este cono a la superficie de Dimorphos. Con base en esto, los investigadores involucrados estimaron que el material provenía de un cráter de aproximadamente 65 metros de diámetro.

Un interior débil

El seguimiento de todos los desechos complejos es importante en parte porque ha desempeñado un papel en la eficacia de DART. Sabemos exactamente cuánto impulso aportó la nave espacial DART a la colisión, y podemos compararlo con estimaciones de cuánto se necesitó para cambiar la órbita de Dimorphos. Según las estimaciones de la magnitud del cambio orbital, así como de la masa inicial de Dimorphos, está claro que el impulso de DART no puede explicar todo el cambio. Por lo tanto, una parte significativa del intercambio de impulso se produjo cuando los escombros del impacto se llevaron el impulso de Dimorphos.

Un artículo adicional toma los datos de LICIACube sobre el material expulsado y los utiliza para intentar estimar las propiedades internas de Dimorphos. Se utilizó un modelo de la física de la colisión para probar varias composiciones internas del asteroide que variaban según su densidad, la cantidad de roca sólida frente a material suelto y otras características. Los mejores resultados provienen de un cuerpo poroso de densidad relativamente baja que no contiene muchas rocas grandes cerca de su superficie.

Dada esta estructura, los investigadores concluyen que DART probablemente causó una alteración global de la estructura de su objetivo.

La estructura débil y fragmentada de Dimorphos se parece mucho a lo que hemos visto en visitas a los llamados «asteroides de pila de escombros» como Bennu y Ryugu. Lo sorprendente es que es mucho más débil que la estructura de su vecino más grande, Didymos. Sin embargo, esto es consistente con los modelos de cómo se debió formar Dimorphos. Estos postulan que Didymos perdió materia, parte de la cual permaneció unida gravitacionalmente y terminó en órbita.

Esto podría ocurrir mediante una colisión, pero se esperaría que fuera lo suficientemente energético como para liberar una amplia gama de material de Didymos. Sin embargo, una alternativa es que el calentamiento solar podría aumentar la rotación de Didymos hasta que ya no tenga suficiente fuerza gravitacional para contener todo su material. En este caso, es probable que los materiales más ligeros sean expulsados ​​primero de la superficie, lo que quizás explique el tamaño relativamente pequeño del material Dimorphos.

La buena noticia es que dentro de unos años deberíamos tener una mejor visión del sistema posterior al impacto. A finales de 2024, la ESA tiene previsto lanzar una sonda llamada Hera que orbitará el sistema Didymos/Dimorphos y proporcionará datos detallados sobre las consecuencias de la colisión.

Revista de Ciencias Planetarias, 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (Acerca de los DOI).

Naturaleza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-023-06998-2

Astronomía Natural, 2024. DOI: 10,1038/s41550-024-02200-3