Künstlerische Darstellung des getroffenen Asteroiden: Durch den Einschlag schleuderte Dimorphos einiges Material aus seinem Inneren in den Weltraum hinaus. Bildrechte: ESO/M. Kornmesser

Double Asteroid Redirection Test Einschlag DART-Sonde in Asteroiden: Europäische Astronomen analysieren die Trümmer

21. März 2023, 15:19 Uhr

Nach dem Einschlag der DART-Sonde in den Asteroiden Dimorphos haben europäische Astronomen die entstehende Staubwolke analysiert. Überraschend: Zunächst reflektierte der Staub sehr viel Licht, bevor der Schweif wieder dunkler wurde.

Vergangenen September hat die Nasa die Rettung der Menschheit geprobt – und den Test erfolgreich abgeschlossen: Die Raumsonde DART (Double Asteroid Redirection Test) rammte den Asteroiden Dimorphos und veränderte dadurch dessen Umlaufbahn um den größeren Felsen Didymos. Während es den US-Forschenden bei dem Experiment vor allem darum ging, zu zeigen, dass eine solche gezielte Änderung der Flugbahn möglich ist, bot sich europäischen Astronomen dadurch die Gelegenheit, durch Beobachtung der Trümmer mehr über das frühe Sonnensystem zu erfahren. Jetzt sind die ersten beiden wissenschaftlichen Studien dazu erschienen.

Einschlag von DART großartige Gelegenheit für Asteroiden-Forscher

Asteroiden sind für die Forschung deshalb interessant, weil sie meist die ersten Körper sind, die sich unter dem Einfluss der Schwerkraft eines entstehenden Sterns wie der Sonne in dessen Umfeld formieren. Die meisten dieser Felsbrocken haben sich seitdem kaum verändert und bieten daher einen Einblick in die Frühphase des Sonnensystems, besonders, wenn sich durch einen Einschlag einen Blick auf das Innere dieser Körper erhaschen lässt.

Entwicklung der Trümmerwolke durch die Kollision von DART mit Dimorphos: Der weiße Pfeil zeigt die Richtung der Sonne an. Der weiße Maßstab unten Mitte zeigt einen Abstand von 500 Kilometern an. Die beiden nur einen Kilometer voneinander entfernten Asteroiden sind auf diesem Bild nicht getrennt voneinander erkennbar. Die langen Streifen in den unteren Bildern sind Sterne, die durch die Rotation der Erde und die langen Belichtungszeiten zu Streifen gezogen werden. Bildrechte: European Southern Observatory (ESO)

Beim Einschlag von DART am 22. September war Dimorphos rund elf Millionen Kilometer von der Erde entfernt, also nah genug, um das Ereignis mit den großen Teleskopen auf der Erde zu beobachten. Die Europäische Südsternwarte (ESO) hatte vier ihrer 8,2-Meter-Teleskope des VLT (Very Large Telescope) in Chile auf das Ereignis ausgerichtet. Danach beobachteten die Astronomen die entstehende und sich verändernde Trümmerwolke über vier Wochen.

"Einschläge zwischen Asteroiden kommen natürlich vor, aber man weiß es nie im Voraus", sagt Cyrielle Opitom, Astronomin an der Universität von Edinburgh und Hauptautorin eines der Artikel. "DART ist eine wirklich großartige Gelegenheit, einen kontrollierten Einschlag zu untersuchen, fast wie in einem Labor."

Spektralanalyse des reflektierten Lichts: Winziger Staub aber keine Spuren von Wasser

Die Astronomen analysierten dabei vor allem das von dem Einschlag und den Trümmern reflektierte Licht und zerlegten es mit dem MUSE-Instrument (Multi Unit Spectroscopic Explorer) in seine einzelnen Wellenlängen. Dabei zeigte sich, dass die Trümmerwolke zunächst blaueres Licht abstrahlte als der Asteroid vor dem Einschlag. Das sei ein Hinweis auf sehr feine Partikel, die nach der Kollision fortgeschleudert wurden.

Später hätten sich diese Staubteilchen dann zu Klumpen, Spiralen und einem langen Schweif verdichtet, der von der Sonnenstrahlung fortgetragen wurde. Das von diesen Strukturen reflektierte Licht wiederum war größer, ein Hinweis darauf, dass sich die Partikel zu größeren Strukturen verklumpten.

Keine Hinweise fanden die Forschenden auf Spuren von Wasser. Solches hatten sie auch nicht erwartet, da es bedeutet hätte, dass Dimorphos in Wirklichkeit ein Komet gewesen wäre. Auch Spuren des übriggebliebenen Treibstoffs von DART konnten nicht nachgewiesen werden, wahrscheinlich, weil die Mengen schlicht zu gering waren. Das wiederum ist aber ein Hinweis auf die Grenzen der Datenerfassung durch das MUSE-Instrument.

Warum erschien der Asteroid nach dem Einschlag heller?

Einige Fragen sind derzeit noch offen und sollen durch weitere Analysen geklärt werden. So nahm kurz nach dem Einschlag die Polarisation des Lichts ab, während der ganze Asteroid plötzlich viel mehr Licht reflektierte und dadurch heller erschien. Das sei entweder dem Material geschuldet, das zuvor im Inneren des Körpers gelegen hatte und nun durch den Einschlag nach außen geschleudert wurde. Die Ursache könne aber auch darin liegen, dass die Partikel so klein waren. Weitere Studien sollen darüber Auskunft geben.

Links/Studien

• Bagnulo et.al.: Optical spectropolarimetry of binary asteroid Didymos-Dimorphos before and after the DART impact, Astrophysical Journal Letters
• Opitom et.al.: Morphology and spectral properties of the DART impact ejecta with VLT/MUSE, Astronomy & Astrophysics

(ens)