Pressmeddelande

Första resultaten med ESO-teleskop från DART:s kollision med en asteroid

21 mars 2023, Skurup

Med hjälp av ESO:s Very Large Telescope har två forskarlag observerat följderna av kollisionen mellan NASA:s rymdsond DART (Double Asteroid Redirection Test) och asteroiden Dimorphos. Detta kontrollerade nedslag var en test för att skydda vår egen planet, men gav också astronomerna unika möjligheter att lära sig mer om asteroidens sammansättning från det utkastade materialet.

Den 26 september 2022 kolliderade rymdsonden DART med asteroiden Dimorphos i ett kontrollerat test av våra möjligheter att avleda asteroider på kollisionskurs. Nedslaget skedde 11 miljoner kilometer från jorden, tillräckligt nära för att observera i detalj med teleskop på jorden. Alla fyra av ESO:s VLT-teleskop i Chile, vardera 8,2 meter i diameter, observerade följderna av nedslaget. De första resultaten från dessa observationer har nu publicerats i två vetenskapliga artiklar.

 

“Asteroiderna tillhör solsystemets ursprungliga byggstenar som senare bildade planeterna och deras månar” säger Brian Murphy, doktorand vid University of Edinburgh i Storbritannien och medförfattare till den ena av de två studierna. Observationer av det moln av material som kastades ut vid DART-nedslaget kan därför lära oss om hur solsystemet bildades. “Kollisioner mellan asteroider händer naturligt, men du vet aldrig i förväg när de sker” fortsätter Cyriell Opitom, astronom vid University of Edinburgh och försteförfattare på en av artiklarna. “DART gav oss en utmärkt möjlighet att studera ett kontrollerat nedslag, nästan som i ett laboratorium”.

 

Opitom och hennes forskarlag följde utvecklingen av stoftmolnet under en månads tid med MUSE-instrumentet (Multi Unit Spectroscopic Explorer) vid ESO:s VLT. De fann att molnet var blåare än asteroiden själv, vilket indikerar att stoftet bestod av mycket små partiklar. Under timmarna och dygnen efter nedslaget utvecklades ytterligare strukturer i det utkastade materialet: klumpar, spiralformer och en lång svans som trycktes bort av solstrålningen. Spiralformerna och svansen var rödare än de initiala stoftmolnet och kan därför ha innehållit större partiklar.

 

MUSE gjorde det möjligt för Opitoms forskarlag att dela upp ljuset från stoftmolnet i dess färger och leta efter kemiska signaturer av olika gaser. De sökte särskilt efter syre och vatten från is som exponerades efter nedslaget, men hittade inget av detta. “Asteroider innehåller normalt inga stora mängder is, så detektionen av detta ämne hade varit en överraskning” förklarar  Opitom. De sökte också efter rester av det drivmedel som DART hade framförts med, men hittade inte heller några rester av detta. “Vi visste att det var som att leta efter en nål i en höstack, eftersom mängden gas som återstod i drivmedelstankarna inte skulle vara stor. Dessutom kan en del av drivmedelsgasen ha färdats så långt från asteroiden så att MUSE inte kunde upptäcka det när vi inledde våra observationer”.

 

Ett annat forskarlag lett av Stefano Bagnulo, astronom vid Armagh Observatory and Planetarium i Storbritannien, studerade hur DART förändrade asteroidens yta.

 

"När vi observerar objekt i solsystemet undersöker vi den del av av solljuset som har reflekterats och spridits av deras atmosfärer och ytor, och som då blir delvis polariserat" förklarar Bagnulo. Detta innebär att ljuset, som är en elektromagnetisk våg, oscillerar mer i en viss riktning snarare än helt slumpmässigt. "Genom att undersöka hur polarisationen förändras med asteroidens orientering i rymden relativt oss och solen kan vi dra slutsatser om ytans struktur och sammansättning".

 

Bagnulo och hans kollegor använde FORS2-instrumentet (FOcal Reducer/low dispersion Spectrograph 2) på VLT för att följa asteroiden, och fann att polarisationsnivån plötsligt minskade efter nedslaget. Samtidigt ökade systemets totala ljusstyrka. En förklaring kan vara att kollisionen synliggjorde mer ursprungligt material från asteroidens inre. "Möjligtvis kastades material upp som var ljusare och mindre polariserande än materialet vid ytan, eftersom det aldrig har utsatts för solvinden och solstrålningen" menar Bagnulo.

 

En annan möjlighet är att kollisionen skapde och kastade ut en mängd mycket små partiklar till det omgivande stoftmolnet. "Vi vet att små partiklar reflekterar ljus mer effektivt, men polariserar ljus mindre effektivt, än större partiklar under vissa förhållanden" förklarar Zuri Gray, doktorand vid Armagh Observatory and Planetarium.

 

Astronomen Mikael Granvik, verksam vid Luleå tekniska universitet och universitetet i Helsingfors, initierade den polarimetriska studien. ”Vi visste inte exakt hur stora mängder stoft som skulle lämna Dimorphos, men min tanke var att även om den var ytterst liten så borde stoftpartiklarna förändra polarisationen av solljuset som sprids från främst Didymos yta. Genom att mäta polarisationsegenskaperna före och efter DART:s nedslag skulle vi kunna uppskatta mängden stoft som kollisionen slungade ut från Dimorphos.” Men arbetet med att tolka dessa observationer är inte slutfört och ytterligare kunskap om stoftets egenskaper kommer säkert att erhållas, till exempel genom att kombinera resultaten från andra teleskop som observerade händelsen. “En längre serie polarisationsmätningar gjordes också vid Nordiska optiska teleskopet (NOT) på La Palma under min ledning. En numerisk modell av alla dessa mätningar håller på att utvecklas av forskare från Helsingfors universitet”, tillägger Granvik.

 

Studierna som gjorts av Bagnulo och Opitom och deras kollegor visar VLT:s potential när två av dess instrument samarbetar. Utöver MUSE och FORS2 observerades nedslagets följder även av två andra instrument på VLT, och analysen av dessa data pågår. "Denna forskning tog till vara de unika omständigheterna som uppstod när DART slog ner på asteroiden och kan därför inte upprepas i framtiden. Detta gör datan som togs med VLT extremt värdefull för att förstå asteroidernas egenskaper" avslutar Opitom.

Mer information

Forskningen som beskrivs i den första delen av detta pressmeddelande presenteras i artikeln "Morphology and spectral properties of the DART impact ejecta with VLT/MUSE" i tidskriften Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202345960). Den andra texten presenteras i artikeln "Optical spectropolarimetry of binary asteroid Didymos-Dimorphos before and after the DART impact" i tidskriften Astrophysical Journal Letters (doi:10.3847/2041-8213/acb261).

 

Forskarlaget som gjorde den första studien utgörs av C. Opitom (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Storbritannien [Edinburgh]), B. Murphy (Edinburgh), C. Snodgrass (Edinburgh), S. Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Storbritannien [Armagh]), S. F. Green (School of Physical Sciences, The Open University, Storbritannien), M. M. Knight (United States Naval Academy, USA), J. de Léon (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain), J.-Y. Li (Planetary Science Institute, USA) och D. Gardener (Edinburgh).

 

Forskarlaget som gjorde den andra studien utgörs av S. Bagnulo (Armagh), Z. Gray (Armagh), M. Granvik (Department of Physics, University of Helsinki, Finland [Helsinki]; Asteroid Engineering Laboratory, Luleå tekniska universitet, Sverige), A. Cellino (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien), L. Kolokolova (Department of Astronomy, University of Maryland, USA), K. Muinonen (Helsinki), O. Muñoz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Spanien), C. Opitom (Edinburgh), A. Penttila (Helsinki) och C Snodgrass (Edinburgh).

 

John Hopkins Applied Physics Lab byggde och kontrollerade DART och driver farkosten för NASA:s Planetary Defense Coordination Office som ett projekt inom myndighetens Planetary Missions Program Office. LICIACube är ett projekt inom Italienska rymdorganet ASI och drivs av Argotec. För mer information om DART, se https://www.nasa.gov/dart eller https://dart.jhuapl.edu

 

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Forskningsartiklar
  • Bagnulo et al. Astrophysical Journal Letters
  • Opitom et al. Astronomy & Astrophysics Letters
• ESO-blogg om samtidiga VLT-observationer under DART-nedslaget
• Foton av VLT
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

 

 

Kontakter

Cyrielle Opitom
School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
Tel: +44 (0)131 668 8350
E-post: copi@roe.ac.uk

Zuri Gray
Armagh Observatory and Planetarium
Armagh, United Kingdom
Tel: +353831185135
E-post: zuri.gray@armagh.ac.uk

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2303 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.