Astronomia, le immagini di DART rivelano che gli asteroidi possono lanciare lente “palle di neve cosmiche” tra le lune

Circa il 15% degli asteroidi near-Earth ha piccole lune in orbita attorno ad essi, rendendo i sistemi binari di asteroidi comuni nel nostro vicinato cosmico. Ora, un team di astronomi guidato dall’Università del Maryland ha scoperto che questi sistemi binari di asteroidi sono molto più dinamici di quanto si pensasse: si scambiano attivamente rocce e polvere in delicate collisioni al rallentatore che li rimodellano nel corso di milioni di anni. Dopo aver analizzato le immagini scattate dalla sonda spaziale Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA nel 2022, poco prima della sua collisione deliberata con la luna asteroidale Dimorphos, il team ha identificato delle striature luminose a forma di ventaglio sulla superficie lunare: la prima prova visiva diretta di materiale che si sposta naturalmente da un asteroide all’altro.

I risultati, pubblicati su The Planetary Science Journal, hanno implicazioni significative per la comprensione degli asteroidi che potrebbero potenzialmente minacciare la Terra.

“Inizialmente, abbiamo pensato che ci fosse qualcosa che non andava nella fotocamera, e poi abbiamo pensato che potesse trattarsi di un problema con l’elaborazione delle immagini”, ha affermato l’autrice principale dell’articolo, Jessica Sunshine, professoressa con incarichi congiunti presso il Dipartimento di Astronomia e il Dipartimento di Scienze Geologiche, Ambientali e Planetarie dell’UMD. “Ma dopo aver ripulito il tutto, ci siamo resi conto che i pattern che stavamo osservando erano molto coerenti con impatti a bassa velocità, come il lancio di ‘palle di neve cosmiche’. Avevamo la prima prova diretta di un recente trasporto di materiale in un sistema binario di asteroidi”.

Le scoperte del team hanno anche fornito la prima conferma visiva dell’effetto Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddak (YORP), in cui la luce solare fa ruotare più velocemente piccoli asteroidi fino a quando il materiale si stacca dalla loro superficie, a volte creando lune. Sunshine ha osservato che questo era probabilmente il caso di Didymos e della sua luna più piccola Dimorphos, come evidenziato dalle tracce di ‘palle di neve cosmiche’ lasciate sulla superficie di Dimorphos.

Trovare queste tracce ha richiesto mesi di lavoro investigativo. Le striature a ventaglio erano invisibili nelle immagini originali della sonda DART, ma il ricercatore astronomico dell’UMD Tony Farnham e l’ex ricercatore post-dottorato Juan Rizos hanno contribuito a sviluppare tecniche sofisticate per rimuovere le ombre dei massi e gli effetti di luce dalle immagini, rivelando le sorprendenti striature lasciate dalle “palle di neve cosmiche”.

“Alla fine abbiamo visto questi raggi che avvolgevano Dimorphos, qualcosa che nessuno aveva mai visto prima”, ha detto Farnham. “All’inizio non potevamo crederci perché erano sottili e unici”.

Lo studio

Per i ricercatori, la traiettoria della missione DART ha rappresentato una sfida insolita. La sonda si è lanciata dritta verso il suo obiettivo con pochissime variazioni di illuminazione o prospettiva, rendendo difficile distinguere le caratteristiche reali da possibili artefatti di illuminazione. Per dimostrare la legittimità delle striature, il team le ha mappate fino alla loro origine in un’unica regione vicino al bordo di Dimorphos. Adottando questo approccio, il team ha concluso che i segni lasciati dalle “palle di neve cosmiche” non erano solo un effetto ottico.

“Man mano che perfezionavamo il nostro modello 3D della luna, le striature a ventaglio diventavano più nitide, non più deboli”, ha detto Farnham. “Ci ha confermato che stavamo lavorando con qualcosa di reale”.

In precedenza, gli scienziati avevano osservato prove indirette del fatto che la luce solare fa ruotare più velocemente i piccoli asteroidi, causando la fuoriuscita di materiale dalla loro superficie. Ma i modelli recentemente perfezionati del team dell’UMD della luna asteroidale Dimorphos forniscono la prima conferma visiva di questo fenomeno e identificano esattamente dove è atterrato il materiale rilasciato dal suo asteroide principale, Didymos. Ulteriori calcoli condotti da Harrison Agrusa hanno anche mostrato che il materiale ha lasciato Didymos a 30,7 centimetri al secondo, una velocità inferiore alla velocità media di camminata umana.

“Questo spiegherebbe i caratteristici segni a ventaglio“, ha detto Sunshine. “Invece di diffondersi uniformemente, questi impatti lenti creerebbero un deposito anziché un cratere. E sono centrati sull’equatore, come previsto dalla modellazione del materiale estratto dalla massa primaria”.

Per testare le loro teorie, i ricercatori, guidati dall’ex ricercatore post-dottorato dell’UMD Esteban Wright, hanno eseguito una serie di esperimenti di laboratorio presso l’Institute for Physical Science and Technology dell’UMD. Hanno lasciato cadere delle biglie nella sabbia cosparsa di ghiaia dipinta per simulare i massi di Dimorphos. Telecamere ad alta velocità hanno catturato l’esperimento, rivelando che i massi bloccavano parte del materiale, lasciando passare altre particelle tra di loro, creando pattern a raggiera che corrispondono a quelli di Dimorphos.

Simulazioni al computer di impatti di grumi di polvere sciolti, effettuate presso il Lawrence Livermore National Laboratory, hanno confermato i risultati. Che l’impatto fosse una roccia compatta, come il marmo, o un ammasso di materiale più sciolto, i massi sulla superficie dell’asteroide hanno scolpito naturalmente le “palle di neve cosmiche” in raggi a ventaglio sul terreno.

“Abbiamo potuto vedere queste tracce su Dimorphos grazie alle riprese della sonda DART appena prima della grande collisione, a dimostrazione dello scambio di materiale avvenuto tra Dimorphos e Didymos”, ha affermato Sunshine. “Il deposito della linea a ventaglio dovrebbe estendersi fino al lato della luna che non abbiamo colpito, ed è possibile che non sia stato distrutto dall’impatto”.

Gli asteroidi near-Earth molto più dinamici di quanto si pensasse

La missione Hera dell’Agenzia Spaziale Europea, il cui arrivo su Didymos è previsto per dicembre 2026, potrebbe rivelare se queste caratteristiche siano sopravvissute alla collisione con DART. Sunshine e il suo team prevedono che Hera potrebbe anche osservare nuovi pattern di raggi creati dai massi staccati dalla sonda DART, gettando nuova luce sugli asteroidi che potrebbero rappresentare una minaccia per la Terra.

“Questi nuovi dettagli emersi da questa ricerca sono cruciali per la nostra comprensione degli asteroidi near-Earth e della loro evoluzione”, ha affermato Sunshine. “Ora sappiamo che sono molto più dinamici di quanto si pensasse in precedenza, il che ci aiuterà a migliorare i nostri modelli e le nostre misure di difesa planetaria”.