Auswirkungen der DART-Mission auf die Asteroidenforschung

Asteroiden sind kleine, steinige Körper, die die Sonne umkreisen. Manche Asteroiden kommen in Paaren vor, wie Didymos und sein Mondchen Dimorphos. Diese beiden waren Ziel für eine aktuelle Mission, die als Double Asteroid Redirection Test (DART) bekannt ist, und bei der getestet werden sollte, ob ein Raumfahrzeug den Kurs eines Asteroiden ändern kann, indem es dagegen kracht. Das war ein spannender Test für den planetarischen Schutz, da es wichtige Konsequenzen für den Schutz der Erde vor möglichen Asteroideneinschlägen hat.

Die DART-Mission fand am 26. September 2022 statt, als das Raumfahrzeug in Dimorphos krachte. Vor und nach diesem Ereignis beobachteten Wissenschaftler das Didymos-Dimorphos-System mit einer Technik namens Spektropolarimetrie. Diese Technik misst, wie Licht von einem Objekt gestreut wird und kann Einblicke in dessen Oberflächenmerkmale und das Material, aus dem es besteht, geben.

#Was ist Spektropolarimetrie?

Spektropolarimetrie ist ein Verfahren, das sich das Licht anschaut, das von einem Objekt kommt, und wie sich seine Polarisation bei unterschiedlichen Wellenlängen ändert. Polarisation ist die Richtung, in der sich Lichtwellen ausbreiten. Indem man das misst, können Forscher mehr über die Materialeigenschaften des Ziels erfahren.

Wenn Licht ein Objekt trifft, wird ein Teil davon reflektiert. Die Art, wie das Licht reflektiert wird, kann den Wissenschaftlern Informationen über die Eigenschaften der Oberfläche und des Materials geben. Zum Beispiel, ob die Oberfläche rau oder glatt ist oder ob das Material dunkel oder hell ist, beeinflusst, wie polarisiertes Licht aussieht.

#Die DART-Mission

Die DART-Mission wurde am 23. November 2021 gestartet. Sie reiste etwa zehn Monate, um Didymos, einen 780 Meter grossen Asteroiden, und sein Mondchen Dimorphos, das etwa 160 Meter breit ist, zu erreichen. Das Hauptziel war, die kinetische Einschlagstechnik zu testen – die Umlaufbahn des Asteroiden zu ändern, indem man mit einem Raumfahrzeug dagegen knallt.

Das Raumfahrzeug traf Dimorphos mit einer Geschwindigkeit von etwa 6,6 Kilometern pro Sekunde. Diese Kollision war bedeutend, weil sie Dimorphos' Umlaufbahn um Didymos um etwa 30 Minuten veränderte. Wissenschaftler wollten sehen, wie effektiv diese Methode sein könnte, um potenziell gefährliche Asteroiden umzuleiten.

#Warum die Asteroiden überwachen?

Die Überwachung des Didymos-Dimorphos-Systems vor und nach dem DART-Einschlag liefert wertvolle Daten über die Eigenschaften des ausgeworfenen Staubs und wie der Einschlag die polarimetrischen Eigenschaften des binären Systems verändert.

Vor dem Einschlag nahm die Helligkeit von Didymos schnell mit dem Beobachtungswinkel zu. Das ist eine wichtige Messung, weil es den Wissenschaftlern hilft, die physikalischen Eigenschaften der Asteroidenoberfläche zu bestimmen. Nach dem Einschlag gab es jedoch einen messbaren Rückgang der Polarisation, was auf Veränderungen in der Oberfläche oder im eingehenden Staub hindeutet.

#Beobachtungen vor dem Einschlag

Als Forscher Didymos vor dem DART-Einschlag beobachteten, stellten sie fest, dass die lineare Polarisation des Asteroiden signifikant war. Diese Polarisation nahm zu, als der Phasenwinkel – ein Mass für den Winkel zwischen der Lichtquelle, dem Asteroiden und dem Beobachter – zunahm, was ein typisches Verhalten für S-Klasse-Asteroiden wie Didymos ist.

Die Polarisation war im blauen Teil des Lichtspektrums typischerweise höher als im roten. Diese Beobachtungen deuteten auf eine bestimmte Zusammensetzung und Oberflächenrauheit des Asteroiden hin, was half, ein klareres Bild seiner physikalischen Eigenschaften zu zeichnen.

#Beobachtungen nach dem Einschlag

Nach dem DART-Einschlag stellten die Forscher eine bemerkenswerte Veränderung der Polarisationswerte fest. Es gab einen Rückgang von etwa 1 Prozentpunkt im blauen Licht und etwa 0,5 Prozentpunkte im roten Licht. Dieser Rückgang in der Polarisation könnte auf Veränderungen im Oberflächenmaterial, neuen durch den Einschlag ausgeworfenen Staub oder Änderungen in den Lichtstreuungseigenschaften des Schutts hindeuten.

Interessanterweise begann die Polarisation, selbst nach dem anfänglichen Rückgang, mit dem Phasenwinkel wieder anzusteigen, was darauf hindeutet, dass die Eigenschaften der Oberfläche weiterhin durch das Einschlagereignis beeinflusst wurden. Die Daten zeigten, dass die Polarisation in Bezug auf die Form ziemlich stabil blieb, was bedeutet, dass die Zusammensetzung des streuenden Materials möglicherweise wichtiger sein könnte als die Oberflächenstruktur.

#Auswirkungen des DART-Einschlags

Die DART-Mission bot eine einzigartige Gelegenheit, zu vergleichen, wie Licht mit der Oberfläche von Didymos vor und dem Staubwolkengebläse nach dem Einschlag interagierte. Diese Informationen sind entscheidend, um zu verstehen, wie ähnliche Techniken bei anderen Asteroiden funktionieren könnten.

Nach dem DART-Einschlag änderte die unmittelbare Auswirkung auf die Polarisation die Sichtweise der Wissenschaftler auf die Beziehung zwischen Oberflächen- und Ejektamaterialien. Die durch den Einschlag verursachte Staubwolke könnte andere Eigenschaften haben als das ursprüngliche Oberflächenmaterial.

#Die Rolle der Lichtstreuung

Wenn Licht einen Asteroiden trifft, streut es auf unterschiedliche Weise, je nach Grösse und Form der Partikel. Kleinere Partikel neigen dazu, Licht anders zu streuen als grössere. Zu verstehen, wie Lichtstreuung funktioniert, hilft Wissenschaftlern, die Grössenverteilung des durch den DART-Einschlag ausgeworfenen Staubs abzuleiten.

Messungen zeigten, dass die Streueigenschaften der Staubwolke zu niedrigeren Polarisationsebenen führten. Das könnte darauf hindeuten, dass heller, weniger verwittertes Material ausgeworfen wurde, was zu einem anderen Streuverhalten als die verwitterte Oberfläche führt.

#Fortsetzung der Beobachtungen

Der Einschlag erzeugte eine Staubwolke, die das binäre System umgab, und Forscher überwachen weiterhin die Auswirkungen dieses Staubes über die Zeit. Diese Beobachtungen werden helfen, zu verstehen, wie lange die Wolke bleibt und wie sie die gesamte Helligkeit und Polarisation von Didymos und Dimorphos beeinflusst.

#Ähnliche Ereignisse studieren

Während das DART-Ereignis aufgrund des kontrollierten Einschlags einzigartig war, schauen sich Wissenschaftler zurück, um ähnliche Ereignisse in der Vergangenheit zu studieren, wie die Deep Impact-Mission zum Kometen 9P/Tempel 1. In diesem Fall wurde ein Projektile abgeschossen, um mit dem Kometen zu kollidieren, was eine Staubwolke erzeugte, aber das danach beobachtete Lichtstreuungsverhalten war ganz anders als das, was nach dem DART-Einschlag gesehen wurde.

Die Unterschiede in der Polarisation zwischen Asteroiden und Kometen verdeutlichen, wie unterschiedlich ihre Oberflächen und ausgeworfenen Materialien sind. Diese Informationen sind wertvoll für zukünftige Asteroidmissionen und ein besseres Verständnis sowohl von Kometen als auch von Asteroiden.

#Fazit

Die DART-Mission hat ein neues Kapitel in der Asteroidenforschung aufgeschlagen. Durch die Beobachtung des Didymos-Dimorphos-Systems mittels Spektropolarimetrie können Wissenschaftler wichtige Daten über die Auswirkungen von Einschlägen auf kleine Himmelskörper sammeln. Die Ergebnisse betonen die Bedeutung, nicht nur die Oberflächeneigenschaften zu verstehen, sondern auch, wie Ejektionen unsere Wahrnehmung der Eigenschaften eines Asteroiden verändern können.

Während die Forscher weiterhin die Folgen des DART-Einschlags analysieren, werden die gewonnenen Erkenntnisse zweifellos zu zukünftigen planetarischen Verteidigungsstrategien beitragen und ein tieferes Verständnis unseres Sonnensystems ermöglichen. Die Kombination aus High-Tech-Missionen und Beobachtungen wird weiterhin Licht auf diese faszinierenden Asteroidpaare und ihr Verhalten in Reaktion auf Einschläge werfen.