Informe de daños: Dimorphos se deformó tras el impacto de DART

Datos del artículo científico del que hablaremos en este astrobito: Título: Physical properties of asteroid Dimorphos as derived from the DART impact. Autoría: S. D. Raducan, M. Jutzi, A. F. Cheng, Y. Zhang, et al. Institución de la primera autora: Space Research and Planetary Sciences, University of Bern, Suiza. Estado: publicado en “Nature Astronomy”, acceso abierto.

En septiembre de 2022, un objeto fabricado por la humanidad impactó de forma programada contra un asteroide, dejando unas espectaculares imágenes para la historia. Se trataba de la misión DART o Test de Redirección de un Asteroide Doble (por sus siglas en inglés), que pretendía comprobar si el impacto es una medida efectiva para desviar la órbita de un asteroide. Y fue todo un éxito: el asteroide-luna Dimorphos redujo su órbita alrededor del asteroide Dydimos en 33 minutos, liberando una nube de escombros que pudo observarse desde distintos observatorios. Sin embargo, características como la masa y estructura de Dimorphos son aún inciertas. ¿Podríamos determinar alguna de estas propiedades a partir de las consecuencias del impacto? Este es precisamente el planteamiento del artículo de hoy.

La estructura de Dimorphos

En el artículo, el equipo investigador realiza simulaciones numéricas realistas de un impacto tipo DART-Dimorphos, usando asteroides “modelo” con distinta porosidad, densidad, porcentaje de rocas, grado de cohesión o fricción interna. Cada modelo dará lugar a impactos ligeramente distintos, de manera que el caso (simulado) más parecido a los datos reales (tomados tras la colisión de DART) puede dar información sobre las propiedades del asteroide Dimorphos.

En concreto, el equipo estudia propiedades relacionadas con el “parámetro beta”, un número sin unidades que da una idea de cuánto cambió el movimiento del asteroide tras el impacto. Dicho de forma un poco más técnica, este parámetro se refiere al cambio en el momento lineal del asteroide (Dirmorphos) debido al momento del impactador (DART) y los escombros liberados por el choque. El parámetro beta depende no sólo del ángulo y velocidad del impacto, sino también de las propiedades internas y estructura del asteroide (densidad, porosidad, estructura superficial…). Para una colisión frontal con beta exactamente igual a 1, todo el momento de la nave se transmite al asteroide sin que se liberen escombros. Por el contrario, valores mayores implican que el choque liberó escombros que dan un impulso “extra” al movimiento del asteroide.

Estudios anteriores realizados a partir de las observaciones tras el impacto, obtuvieron un parámetro beta de 2.2-4.9, lo que implica que Dimorphos recibió un impulso de entre dos y casi cinco veces más que si no se hubiesen liberado escombros en el choque. De acuerdo con las simulaciones realizadas en el artículo de hoy, este parámetro encajaría con que menos del 40% del volumen del asteroide sean rocas grandes (mayores de 2.5 metros). Y el resultado está en concordancia con las imágenes que envió DART antes del impacto. Sin embargo, la densidad no parece coincidir con la mejor estimación disponible, que era de unos 2400 kg/m³, parecida al planeta enano Eris. El equipo firmante del artículo determina que debe ser menor, lo que implica que su estructura es más porosa de lo estimado y el asteroide se parecería más a un conjunto de rocas que permanecen juntas por la gravedad. Esto es lo que se conoce como un asteroide de tipo “pila de escombros”.

Deformando un asteroide

Además de establecer comparaciones con el parámetro beta, el equipo también investiga las imágenes obtenidas tras el impacto de DART. A partir de ellas ya había sido determinado que parte del material de Dimorphos (0.3-0.5% de su masa) salió expulsando formando “cortinas” de hasta 140 grados de amplitud (Figura 1). Comparando dichas imágenes con las producidas por las simulaciones del artículo se pueden descubrir datos adicionales que permitan conocer mejor la estructura del asteroide.

En concreto, los resultados del estudio revelan que varias combinaciones de densidad, cohesión y fricción en el modelo de “pila de escombros” encajan con los datos post-impacto, siendo el caso que mejor reproduce las observaciones un asteroide de densidad 2200 kg/m³ y cohesión débil. Un asteroide así podría expulsar hasta un 1% de masa tras el impacto, y hasta un 8% podría desplazarse de su ubicación original. Una de las consecuencias más llamativas de esto es que el impacto de DART podría haber deformado Dimorphos, en vez de producir un cráter bien definido.

El grado de deformación dependería de la cohesión interna del asteroide: cuanto menor cohesión, mayor deformación, como se presenta en la Figura 2. Dicho de otra manera: si los componentes del asteroide están muy cohesionados será difícil deformarlo por un impacto (como lanzar una piedra -DART- contra una roca -Dimorphos-), mientras que si tienen cierta movilidad podrían “reorganizarse” haciendo que el asteroide se deforme (como lanzar una piedra -DART- contra una bola de plastilina o arena -Dimorphos-). En el caso de Dimorphos, los resultados sugieren que la cohesión es débil, de apenas unos pocos pascales, lo que resulta muy parecida a otros asteroides como Bennu y Ryugu.

Estos resultados permiten también especular sobre el origen de Dimorphos, ya que su estructura de “pila de escombros” apunta a que se formó a partir de material “desechado” del asteroide que orbita, Dydimos. Este asteroide es mucho mayor y se estima que tiene una mayor cohesión, pero su rotación o el haber sufrido impactos en el pasado podrían liberar material que permanecería orbitando a su alrededor, dando lugar finalmente a Dimorphos.

En cualquier caso, hay que tener en cuenta que los resultados de este estudio se han obtenido comparando con los -todavía escasos- datos disponibles, que se limitan a los primeros minutos después del impacto. Las propiedades de Dimorphos quedarán mejor determinadas cuando la misión Hera, de la Agencia Espacial Europea, visite de nuevo el sistema en 2027. ¡Habrá que poner un recordatorio para entonces!