Gambar close-up dari jatuhnya asteroid DART mengungkap puing-puing yang kompleks

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

Semua pengamatan ini terjadi pada jarak yang jauh dari lokasi tumbukan. Namun DART membawa CubeSat kecil yang disebut LICIACube selama penerbangan dan menjatuhkannya pada lintasan berikutnya beberapa minggu sebelum tumbukan. Butuh beberapa waktu untuk mengembalikan semua gambar LICIACube ke Bumi dan menganalisisnya, namun hasilnya sekarang sudah tersedia, dan memberikan petunjuk tentang pembentukan dan sejarah Dimorphos, serta mengapa dampaknya berdampak besar pada orbitnya.

Pelacakan puing

LICIACube memiliki pencitra bidang sempit dan lebar (disebut LEIA dan LUKE dengan beberapa nama belakang yang dipilih dengan cermat). Dia melacak DART melintasi zona dampak 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. Alih-alih materi berbentuk kerucut sederhana, yang ada adalah rangkaian dan gumpalan proyektil, semuanya bergerak dengan kecepatan berbeda. Sebuah makalah yang diterbitkan di Nature hari ini mencoba mengklasifikasikan banyak dari mereka. Jadi, misalnya, ini mengidentifikasi satu aliran material yang dikeluarkan yang muncul pada gambar pertama setelah tumbukan dan dapat dilacak hingga pencitraan berhenti. Pada titik ini, jaraknya telah mencapai lebih dari delapan kilometer dari lokasi tumbukan. Artinya kecepatannya sekitar 50 meter per detik.

Secara terpisah, terdapat massa material yang terlihat sekitar satu setengah menit dan bergerak dengan kecepatan sekitar 75 meter per detik; Kelompok kedua bergerak dengan kecepatan setengahnya.

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

Anehnya, material yang dikeluarkan awalnya tampak merah namun lama kelamaan berubah menjadi biru. Para peneliti berpendapat bahwa ini mungkin berarti permukaan asteroid menjadi merah karena paparan radiasi, dan material pertama yang muncul dari tabrakan tersebut berasal dari permukaan. Kemudian, semakin banyak bahan yang masuk dari dalam, kemerahannya berkurang.

Akhir tahun lalu, sebuah makalah terpisah berfokus pada dimensi kerucut puing. Dengan menggunakan elemen-elemen ini, kami bekerja mundur untuk mengevaluasi di mana kerucut ini mencapai permukaan dimorfo. Berdasarkan hal tersebut, peneliti partisipan memperkirakan material tersebut berasal dari kawah dengan diameter sekitar 65 meter.

Bagian dalam yang lemah

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

Makalah tambahan mengambil data LICIACube tentang materi yang dikeluarkan dan menggunakannya untuk mencoba memperkirakan sifat internal dimorfo. Model fisika tumbukan digunakan untuk menguji berbagai komposisi internal asteroid yang bervariasi berdasarkan kepadatannya, jumlah batuan padat versus material lepas, dan sifat lainnya. Hasil terbaik diperoleh dari benda berpori dengan kepadatan relatif rendah dan tidak memiliki banyak batuan besar di dekat permukaannya.

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

Struktur Dimorphos yang lemah dan terfragmentasi mirip dengan yang kita lihat pada kunjungan kami ke apa yang disebut “asteroid tumpukan puing” seperti Bennu dan Ryugu. Hal yang menakjubkan tentangnya adalah strukturnya jauh lebih lemah dibandingkan tetangganya yang lebih besar, Didymos. Namun, hal ini konsisten dengan model yang menjelaskan bagaimana dimorfo terbentuk. Teori ini menyatakan bahwa Didymos melepaskan materi, beberapa di antaranya tetap terikat oleh gravitasi dan berakhir di orbit.

Salah satu cara hal ini bisa terjadi adalah melalui dampak, namun diperkirakan cukup kuat untuk melepaskan berbagai macam material dari Didymos. Namun alternatifnya adalah pemanasan matahari dapat meningkatkan rotasi Didymos hingga gravitasinya tidak cukup untuk menahan seluruh materinya. Dalam hal ini, material yang lebih ringan kemungkinan besar akan terlepas dari permukaan terlebih dahulu, mungkin karena volume material dimorfo yang relatif kecil.

Kabar baiknya adalah kita akan mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang sistem pasca-kecelakaan dalam beberapa tahun. Pada akhir tahun 2024, Badan Antariksa Eropa berencana meluncurkan wahana bernama Hera yang akan memasuki orbit di sekitar sistem Didymos/Demorphos dan memberikan data rinci tentang efek tabrakan.

Jurnal Ilmu Planet, 2023. DOI: 10.3847/PSJ/ad09ba (Tentang ID digital).

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

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