Gambar detail asteroid DART

Pada tahun 2022, Uji Pengalihan Asteroid Ganda (DART) NASA menghantam asteroid Dimorphos dalam uji coba teknologi pertahanan planet yang berhasil. Keberhasilan ini diukur dengan pergeseran signifikan pada orbit Dimorphos di sekitar asteroid Didymos yang lebih besar. Sejak itu, berbagai observatorium telah menganalisis data untuk mencoba mengumpulkan apa yang diketahui dari dampak puing-puing tentang struktur asteroid.

Semua pengamatan ini terjadi pada jarak yang sangat jauh dari dampaknya. Namun DART membawa CubeSat kecil yang disebut LICIACube selama perjalanan, menjatuhkannya di lintasan yang ditarik beberapa minggu sebelum tabrakan. Butuh beberapa waktu bagi semua gambar LICIACube untuk kembali ke Bumi dan dianalisis, namun hasilnya kini telah keluar, memberikan petunjuk tentang komposisi dan sejarah Dimorphos, serta mengapa dampaknya berdampak besar pada orbitnya.

Pelacakan puing

LICIACube memiliki pencitra sudut sempit dan lebar (bernama LEIA dan LUKE menggunakan backronym yang dipilih dengan cermat). Ini menyeret DART melalui area tumbukan selama sekitar tiga menit dan mengambil gambar mulai sekitar satu menit sebelum tumbukan dan berlanjut selama lebih dari lima menit setelahnya.

Hal ini menunjukkan bahwa dampaknya menciptakan kumpulan puing yang kompleks. Daripada material berbentuk kerucut sederhana, yang ada adalah filamen dan gumpalan material yang terlontar, semuanya bergerak dengan kecepatan berbeda. Sebuah makalah yang diterbitkan hari ini di Nature mencoba mengkatalogkan sebagian besar hal ini. Jadi, misalnya, ini mengidentifikasi satu aliran ejecta yang muncul pada gambar pertama setelah tumbukan dan dapat diikuti hingga pencitraan berhenti. Saat ini, jaraknya sudah lebih dari delapan kilometer dari titik tumbukan. Ini berhasil dengan kecepatan sekitar 50 meter per detik.

Secara terpisah, terdapat gumpalan material yang terlihat sekitar satu setengah menit, bergerak dengan kecepatan sekitar 75 meter per detik; cluster lainnya bergerak dengan kecepatan sekitar setengahnya.

Material yang bergerak paling cepat yang dapat mereka lacak terlempar dengan kecepatan sekitar 500 meter per detik, yaitu sekitar 1.800 kilometer per jam (1.100 mph). Dan hal ini membantu memperkirakan nilai LICIACube, karena pengamatan jarak jauh terbaik yang kami lakukan dilakukan oleh Hubble dan hanya mendeteksi objek yang bergerak dengan kecepatan setengahnya.

Anehnya, material yang dikeluarkan tampak kemerahan pada awalnya, namun lambat laun berubah menjadi warna biru seiring berjalannya waktu. Para peneliti berpendapat bahwa ini bisa berarti bahwa permukaan asteroid menjadi merah karena paparan radiasi, dan material pertama yang meninggalkan dampak tersebut berasal dari permukaan. Belakangan, karena semakin banyak material yang berasal dari interior, warna kemerahannya berkurang.

Pada akhir tahun lalu, artikel terpisah dikhususkan untuk dimensi kerucut puing. Dengan bantuan mereka, dievaluasi secara retrospektif di mana kerucut ini mencapai permukaan Dimorphos. Berdasarkan hal tersebut, para ilmuwan yang terlibat memperkirakan material tersebut berasal dari kawah yang berdiameter sekitar 65 meter.

Interiornya buruk

Melacak semua puing-puing kompleks penting karena berperan dalam efektivitas DART. Kita tahu persis seberapa besar momentum yang dibawa pesawat ruang angkasa DART saat terjadi tabrakan, dan kita bisa membandingkannya dengan perkiraan jumlah yang dibutuhkan untuk mengubah orbit Dimorphos. Berdasarkan perkiraan besarnya perubahan orbit, serta massa awal Dimorphos, cukup jelas bahwa momentum DART tidak dapat menjelaskan seluruh perubahan tersebut. Oleh karena itu, sebagian besar pertukaran momentum terjadi ketika puing-puing tumbukan membawa momentum menjauh dari Dimorphos.

Makalah lain mengambil data LICIACube pada material yang dikeluarkan dan menggunakannya untuk mencoba memperkirakan sifat internal Dimorphos. Model fisika tabrakan digunakan untuk menguji berbagai komposisi internal asteroid, yang berbeda berdasarkan kepadatannya, jumlah batuan padat vs. bahan curah dan karakteristik lainnya. Hasil terbaik diperoleh pada benda berpori dengan kepadatan relatif rendah, tidak banyak bongkahan besar di permukaannya.

Mengingat struktur ini, para peneliti menyimpulkan bahwa DART kemungkinan besar menyebabkan gangguan global terhadap struktur targetnya.

Struktur Dimorphos yang samar dan terfragmentasi sangat mirip dengan apa yang kita lihat pada kunjungan ke “asteroid tumpukan puing” seperti Bennu dan Ryugu. Yang mencolok darinya adalah strukturnya jauh lebih lemah dibandingkan struktur tetangganya yang lebih besar, Didymos. Namun, hal ini konsisten dengan model bagaimana Dimorphos terbentuk. Hal ini mengasumsikan bahwa Didymos melepaskan materi, beberapa di antaranya tetap terikat secara gravitasi dan berakhir di orbit.

Salah satu cara hal ini bisa terjadi adalah melalui tabrakan, namun diperkirakan akan cukup energik untuk melepaskan berbagai macam material dari Didymos. Namun alternatifnya, pemanasan matahari dapat meningkatkan rotasi Didymos hingga tidak lagi memiliki tarikan gravitasi yang cukup untuk menahan seluruh materialnya. Dalam hal ini, material yang lebih ringan kemungkinan besar akan terlepas dari permukaan terlebih dahulu, hal ini mungkin menyebabkan ukuran material yang relatif kecil di Dimorphos.

Kabar baiknya adalah kami berencana untuk memiliki wawasan yang lebih baik mengenai sistem pasca-dampak dalam beberapa tahun. Pada akhir tahun 2024, ESA berencana meluncurkan wahana Hera untuk mengorbit sistem Didymos/Dimorphos dan memberikan data rinci tentang dampak tabrakan tersebut.

Jurnal Sains Planet, 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (Tentang DOI).

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

Astronomi Alam, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02200-3