22. března 2024
Když americká sonda DART (Double Asteroid Redirection Test) 26. září 2022 záměrně narazila do cca 170metrové planetky Dimorphos, provedla hned několik změn. Praktická demonstrace ukázala, že by metoda kinetického impaktu mohla odklonit nebezpečnou planetku, pokud by někdy hrozila její srážka se Zemí. Nová studie nedávno zveřejněná v časopise Planetary Science Journal, pod kterou jsou podepsáni i čeští odborníci Petr Pravec a Petr Scheirich, ukazuje, že náraz pozměnil nejen pohyb zasažené planetky, ale také její tvar. Cíl sondy DART, planetka Dimorphos, obíhá okolo větší planetky, která se jmenuje Didymos. Před nárazem měl Dimorphos alespoň přibližně tvar zploštělého sféroidu (oblate spheroid). Tento tvar můžeme přirovnat ke zmáčknutému míči, který je širší než vyšší. Na kruhové dráze ve vzdálenosti 1 189 metrů od Didymosu potřeboval Dimorphos 11 hodin a 55 minut k dokončení jednoho oběhu.
„Naše zapojení do mise DART začalo již v době její přípravy. Vedli jsme tehdy mezinárodní tým, který získal fotometrická měření potřebná k určení dráhy měsíce Dimorphos kolem Didymosu, ze získaných dat jsme zkonstruovali její model a stanovili pozici Dimorphosu vůči Didymosu v okamžiku impaktu sondy DART,“ vysvětlil webu kosmonautix Petr Scheirich, jeden z autorů studie a astronom z Astronomického ústavu AVČR a dodal: „To bylo důležité pro plánování mise, protože ačkoliv se sonda DART na Dimorphos navigovala autonomně, čas jejího příletu musel být naplánován tak, aby se Dimorphos nacházel ve vhodném místě své dráhy (lze si např. představit nejméně vhodnou situaci, že by se Dimorphos při příletu DARTu nacházel na opačné straně, schovaný za Didymosem, a pak už by DART neměl šanci k němu domanévrovat). Studie, které jsme tehdy vedli nebo se na nich podíleli, je možné najít v odkazech [1], [2] a [3] níže (všechny práce související s misí DART vycházejí v tzv. open-access režimu, což znamená, že jsou přístupné k přečtení komukoliv).“
„Když došlo k nárazu sondy DART, začalo to být velmi zajímavé,“ popisuje Shantanu Naidu, navigační inženýr z Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii, který vedl celou studii a dodal: „Oběžná dráha Dimorphosu již není kruhová. Jeho orbitální perioda, tedy doba, kterou potřebuje k uskutečnění jednoho oběhu, se zkrátila o 33 minut a 15 sekund. A změnil se i celkový tvar planetky – z relativně symetrického tělesa na „trojosý elipsoid“ (triaxial ellipsoid), což je spíše něco jako protáhlý meloun.“ Tým, v jehož čele stál Naidu, využil ve svých počítačových modelech tři zdroje dat, aby určil, co se s planetkou stalo po nárazu. První zdroj pocházel ze sondy DART. Sonda pořizovala během přibližování k planetce snímky a odesílala je na zemi, kde je zachytily antény sítě Deep Space Network. Tyto snímky poskytly možnost změřit zblízka mezeru mezi planetkami Didymos a Dimorphos, ale také rozměry obou planetek před nárazem.
Tvar planetky Dimorphos před zásahem (vlevo) a po něm (vpravo)
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Druhá skupina dat pocházela ze systému Goldstone Solar System Radar, který spadá pod síť DSN a nachází se u kalifornského Barstow. Jeho úkolem bylo odrazit rádiové vlny od obou planetek, aby bylo možné změřit pozici a rychlost Dimorphosu vůči Didymosu po nárazu. Radarová měření velmi rychle pomohla NASA zjistit, že sonda DART ovlivnila planetku tak výrazně, že to dalece překonalo minimální očekávání. Třetím a nejdůležitějším zdrojem dat byly údaje z pozemských teleskopů po celé planetě, které měřily světelné křivky obou planetek. Zaznamenávaly tedy, jak se množství světla odraženého z povrchu planetek změnil v průběhu času. Porovnáním světelných křivek před nárazem a po něm mohli výzkumníci zjistit, jak náraz sondy pozměnil pohyb planetky.
Projekce obrysu sondy DART na povrch planetky Dimorphos ukazuje, kam sonda dopadla.
Zdroj: https://www.esa.int/
Když Dimorphos krouží kolem větší planetky, pravidelně se schovává za Didymosem a poté se před ním zase objeví. V těchto případech může jedna planetka vrhat stín na druhý nebo blokovat náš pohled ze Země na druhou planetku. V obou případech dochází k dočasnému ztlumení světla, které se projeví poklesem ve světelné křivce, což teleskopy zaznamenají. A právě na světelné křivky planetek a jejich analýzu se čeští astronomové dlouhodobě specializují.
„Po nárazu sondy DART následovala další, zhruba půlroční fáze intenzivních pozorování ze Země, během níž se podařilo zjistit nejen to, že nárazem se dráha Dimorphosu změnila, ale byla odhalena i celá řada dalších zajímavostí, z nichž některé zmiňuje práce, o které se píše v tomto článku,“ vysvětlil Petr Scheirich a dodal: „I tato pozorování jsme významnou měrou koordinovali (některá pomocí našich přístrojů také sami prováděli), zpracovávali, a určovali z nich to, jak vypadá nová, změněná dráha Dimorphosu. Práce pod naším vedením nebo s naším zapojením je možné najít v odkazech [4], [5], [6] a [7].“
„Využili jsme načasování těchto přesných sérií poklesů světelných křivek, abychom odvodili tvar oběžné dráhy. A protože byly naše modely tak citlivé, mohli jsme také určit tvar planetky,“ popisuje Steve Chesley, výzkumník z JPL a spoluautor studie. Tým expertů zjistil, že oběžná dráha Dimorphosu je nyní lehce eliptická. „Před nárazem,“ vysvětluje Steve Chesley a pokračuje: „se tyto události objevovaly pravidelně, což naznačuje kruhovou dráhu. Po impaktu tu byly drobné rozdíly v načasování, což ukazuje, že něco bylo jinak. Nikdy jsme nečekali, že dosáhneme takové úrovně přesnosti.“ Naidu jeho slova doplňuje, že použité modely jsou tak přesné, že dokonce ukazují, jak se Dimorphos při oběhu kolem Didymosu „houpe“ tam a zpět.
Infografika zobrazující změnu oběžné dráhy planetky Dimorphos. Objekty nejsou v jednotném měřítku.
Zdroj: https://www.esa.int/
Tým odborníků také vypočítal, jak se změnila orbitální perioda Dimorphosu. Okamžitě po nárazu sonda DART zmenšila průměrnou vzdálenost mezi oběma planetkami a zkrátila oběžnou dobu o 32 minut a 42 sekund na 11 hodin, 22 minut a 37 sekund. V průběhu dalších týdnů se orbitální perioda planetky dále zkracovala s tím, jak Dimorphos ztrácel kameny do svého okolí. Nakonec se hodnota ustálila na orbitální periodě 11 hodin, 22 minut a 3 sekund, což je o 33 minut a 15 sekund méně, než před nárazem. Jak doplňuje Naidu, tento výpočet je přesný na 1,5 sekundy. Dimorphos má nyní střední oběžnou vzdálenost od Didymosu asi 1 152 metrů, což je asi o 37 metrů blíže než před dopadem.
„Výsledky této studie jsou v souladu s ostatními zatím publikovanými,“ uvedl Tom Statler, hlavní vědecký pracovník pro malá tělesa ve Sluneční soustavě z centrály NASA ve Washingtonu a dodává: „Když oddělené skupiny analyzují data a nezávisle na sobě přicházejí ke stejným výsledkům, tak to je znakem solidního vědeckého výsledku. Mise DART nám nejen ukázala cestu k odklonu planetek, ale také odhaluje nové základní úrovně chápání toho, co jsou planetky zač a jak se chovají.“ Tyto výsledky a pozorování vyvržených úlomků naznačují, že Dimorphos je tvořen velmi volně spojenými objekty a připomíná tak hromádku štěrku, čímž je podobný planetce Bennu. Mise Hera od agentury ESA, která má odstartovat už letos v říjnu, se vydá k zasažené planetce, aby zde provedla podrobný průzkum zblízka a potvrdila, jak náraz sondy DART pozměnil Dimorphos.
Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:<
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/03/1-dimorphos-before-impact-dart.png
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/03/e-before-after-impact.png
https://www.esa.int/…/How_DART_impacted_Dimorphos.jpg
https://www.esa.int/v…/17534514-2-eng-GB/DART_impact_pillars.jpg
Doporučené odkazy z rozhovoru s Petrech Scheirichem:
[1] Pravec, P., Thomas, C. A., Rivkin, A. S., Scheirich, P., et al. 2022. Photometric Observations of the Binary Near-Earth Asteroid (65803) Didymos in 2015–2021 Prior to DART Impact.
Planetary Science Journal, 3, 175.
https://doi.org/10.3847/PSJ/
[2] Scheirich, P., Pravec, P., 2022. Preimpact Mutual Orbit of the DART Target Binary Asteroid (65803) Didymos Derived from Observations of Mutual Events in 2003–2021.
Planetary Science Journal, 3, 163.
https://doi.org/10.3847/PSJ/
[3] Naidu S., Chesley, S., Farnocchia, D., Moskovitz, N., Pravec, P., Scheirich, P., et al. 2022. Anticipating the DART Impact: Orbit Estimation of Dimorphos Using a Simplified Model.
Planetary Science Journal, 3, 234.
https://doi.org/10.3847/PSJ/
[4] Thomas, C., Naidu, S., Scheirich, P., Moskovitz, N., Pravec, P. et al. 2023. Orbital period change of Dimorphos due to the DART kinetic impact.
Nature, 616, 448.
https://doi.org/10.1038/
[5] Scheirich, P., Pravec, P., et al. 2024. Dimorphos Orbit Determination from Mutual Events Photometry.<
Planetary Science Journal, 5, 17.
https://doi.org/10.3847/PSJ/
[6] Moskovitz, N., Thomas, C., Pravec, P., et al. 2024. Photometry of the Didymos System across the DART Impact Apparition.
Planetary Science Journal, 5, 35.
https://doi.org/10.3847/PSJ/
[7] Naidu, P., Chesley, S., Moskovitz, N., Thomas, C., Meyer, A., Pravec, P., Scheirich, P. et al. 2024. Orbital and Physical Characterization of Asteroid Dimorphos Following the DART Impact.
Planetary Science Journal, 5, 74.
https://doi.org/10.3847/PSJ/
Rubrika 
Štítky: 
Nahrávání ...
Je to trochu mimo toto téma, ale jenom velmi těsně!
Před pár dny ( doslova) vyšla přednáška : Pavla Gabzdyla – Kameny z vesmíru –
kterou uspořádala Brněnská hvězdárna.
Je věnována meteoroidům , meteorům a meteoritům.
Rozhodně doporučuji ke shlédnutí a poslechu .
Zajímavé. Ale získal jsem z toho představu, že ty změny dráhy vlastně nezpůsobil ten impaktor, ale materiál jím vyvržený. Ty odlétající balvany působily jako raketové palivo.
Čili alternativní (pomalejší) způsob jak změnit dráhu, by byl umístit na povrch vrhač, který by střílel kameny
Původně jsem si myslel, že impaktor prostě strčí do asteroidu a obával se, že když je to hromada uhlí, tak tu energii spíš pohltí, ale jak vidno ten jet efekt vyvrženého materiálu je mnohem důležitější.
Jedním z úkolů projektu DART bylo právě stanovit, jakou měrou k celkové změně dráhy přispěje vyvržený materiál (ano, princip je stejný jako u reaktivního pohonu). Ke změně dráhy by ale došlo, i kdyby žádný materiál vyvržený nebyl a sonda byla pouze „pohlcená“ planetkou. Výsledná změna dráhy ukázala, že vyvrženiny přispěli faktorem zhruba 3.6. Tedy že změna rychlosti, kterou Dimorphos po nárazu obdržel, byla 3.6x větší, než by byla pouhým nárazem sondy.
Energie není to, co tam hraje roli. Ta může přecházet z jedné formy na druhou (např. z kinetické na teplo) a není to vektorová veličina (tzn. že má pouze velikost, ale nemá směr). Pro změnu dráhy, ať už pouhým nárazem, nebo vyvrženým materiálem, je tou klíčovou veličinou hybnost (což je vektorová veličina). Hybnost „nezničíte“ pohlcením ani žádnou jinou přeměnou; celková hybnost soustavy (v tomto případě planetka + impaktor + vyvrženiny) se vždy zachovává. Proto by DART změnil rychlost (takže i hybnost) Dimorphosu i pokud by se jen do něj zanořil a nic se nevyvrhlo.
Ano, díky za odborné vysvětlení a doplnění
Díky všem za vysvětlení. Paměť, koukám, už není co bývala. Potřeboval bych do hlavy pár GB dokoupit 🙂
Ostatní diskutující to zde již správně vysvětlili, proč se naráželo do měsíčku. Přidám proto jen pár postřehů k dalším tématům, které se zde v diskuzi objevily.
– Ano, existuje více planetek s měsíci (známo jich je již několik stovek, přičemž velká část z nich byla objevena buď od nás z Ondřejova, nebo ve spolupráci s námi).
– Dráha celého páru Didymos-Dimorphos okolo Slunce se určitě změnila, ale jak zde správně zaznělo, tak jen nepatrně. Není to tak, že by to bylo úplně neměřitelné, ale je to neměřitelné _prozatím_. Naštěstí ta změna má kumulativní charakter – s přibývajícím časem a přibývajícími měřeními roste šance na stanovení toho, jak se liší nové dráha od té původní. Odhaduje se, že už letos v létě to bude patrné.
– Shluk balvanů velikosti Dimorphosu, tedy cca 150 m, by již velmi pravděpodobně prošel zemskou atmosférou bez rozpadu. Při úvahách je důležité oprostit se od představy (kterou vytvářejí i záběry z různých filmů), že průlet planetky atmosférou trvá dlouhou dobu a těleso je v ní „trápeno“ podobně, jako když zaniká družice. Na rozdíl od družic vstupují planetky do atmosféry podstatně vyššími rychlostmi, zpravidla pod podstatně strmějšími úhly, a především jejich složení a hmotnost způsobují, že ztrácejí při průletu jen malou část své rychlosti. Průlet takto velkého tělesa atmosférou by trval typicky pouze několik sekund, a za tu dobu nemá ten shluk moc šancí se rozpadnout.
Dobry den, moc dekuji za doplneni.
A k te posledni casti. Ja vam samozrejme verim, protoze na rozdil ode me vite o cem mluvite. 😀
Jenom bych skoro rekl, ze prave proto, ze do atmosfery vstoupi rychleji a pod strmejsim uhlem, tak se o to spis o atmosferu „roztristi“. Tak nejak se mi do toho mota analogie s vodou… Kdyz do ni clovek skoci malou rychlosti tak se zanori bez problemu, ale ve velke rychlosti uz se naraz prilis nelisi od narazu na pevninu.
Jako u pevnych planetek jo, tam je jasne, ze to atmosferu „prostreli“, ale tenhle shluk sutru bych proste tipl na to, ze se rozprskne. No, porad se ucime. Dekuji!
@Jakub S.: To je právě to, co si pamatuji z doby příletu DART k planetce, že vysvětlovali přesně opačně, tedy že to právě nejenže vliv má, ale dokonce větší než přímo narazit do hlavní planetky. A proto se to zkouší. Samozřejmě se můžu plést, paměť je nespolehlivá věc a nejsem teď schopný dostatečně rychle najít, kde se to psalo.
Do mesiaca Dimorphos narážali, aby mohli ľahko (presnejšie) zmerať zmenu obežnej doby mesiaca okolo planétky – v pomere k cca 12 hodinám, než napr. planétky Didymos okolo Slnka – vyše dvoch rokov.
Samozrejme boli aj ďalšie kritériá: hmotnosť a hybnosť ostreľovaného telesa, perihélium 1.01 AJ (takže sa dostáva blízko dráhy Zeme) a pod.
Toto je už několikátá zpráva o efektu na tom „měsíčku“, co čtu. Tato je nejpodrobnější a nejzajímavější. Ale původní účel akce bylo zjistit, jak to ovlivní dráhu té hlavní planetky a jestli takový včasný zásah do jejího měsíčku ji odkloní dostatečně, kdyby měla původně kurs na Zemi. A to už se ví nebo to potřebuje delší pozorování nebo proč se to nikde nezmiňuje?
No ví se toho výrazně víc, než před experimentem. To, že se povedlo změnit oběžnou dráhu měsíčku znamená, že víme, co by bylo potřeba udělat pro obdobnou planetku mířící na zemi. Problém trochu je, že zatím známe chování pouze několika vzorků planetek a je tedy otázka, jestli by ta potenciálně mířící na Zemi byla dostatečně podobná. Proto bude například velmi zajímavé porovnat výsledky se zjištěními sondy Psyche.
Já bych řekl že cíl mise byla změna času oběhu měsíčku okolo planetky. Tedy právě to co je popsáno v článku.
Byl vybrán měsíček právě proto že na jeho oběžné dráze je efekt vidět daleko více než kdyby byl náraz přímo do planetky.
Z pohledu obrany by asi nedávalo smysl zasahovat měsíc nějakého asteroidu (pokud ho vlastně nějaké mají). Jinak dráha planetky se taky určitě změnila, ale tak nepatrně, že to neni měřitelné.
dalsie zistenie je asi, ze Dimorphos je volne viazany zhluk balvanov. To by ma zaujmalo, co by asteroid takehoto typu spravil pro naraze do Zeme. Nerozpadol by sa pri naraze na atmosferu? Jednotlive balvany by potom zhoreli a na zem by dopado zopar malych meteoritov bez nejakej velkej skody?
@Lubo: Ty škody bych nepodceňoval. Rozpad ve výšce sice znamená, že nebude vyvrženo velké množství materiálu za Země nebo že to nezpůsobí tak velkou cunami při pádu do oceánu, ale exploze ve velké výšce by byla devastující sama o sobě. Tunguzský meteorit se pravděpodobně rozpadl úplně a Čeljabinský způsobil sice relativně malé škody, ale taky to byl dost malý balvan.
Nene, tak to nebylo. Pokud by byla planetka na kolizním korsu se Zemí, nestřílelo by se do jejího měsíčku, ale rovnou do hlavního tělesa. Jak už zde zaznělo od ostatních, měsíček byl tentokrát vybrán z důvodu lepšího změření účinků – jednak je menší a navíc jeho oběh okolo hlavního tělesa trvá jen půl dne.