Japonska vesoljska agencija JAXA je 6. novembra predstavila toplotne infrardeče posnetke asteroidov Didimos in Dimorfos, ki jih je iz bližine zajela evropska sonda Hera. Najbolj zanimivo je zaporedje meritev manjšega Dimorfosa: ob prehodu v senco večjega Didimosa začne izgubljati toploto. Znanstveniki bodo iz teh podatkov skušali razbrati lastnosti njunega površja, pomembne tudi za prihodnjo planetarno obrambo.

Na podobah, ki jih je 6. novembra objavila japonska vesoljska agencija JAXA, običajne barve in sence zamenjajo razlike v toplotnem sevanju. Herina kamera TIRI ne potrebuje odbite Sončeve svetlobe, zato lahko opazuje tudi območja, ki so na klasičnih fotografijah skrita. Posnetek z 31. oktobra je nastal z razdalje 57 kilometrov, štiri dni pred Herinim uradnim prihodom v sistem Didimos–Dimorfos 4. novembra. Asteroidni par je bil ob opazovanju približno 1,2 astronomske enote od Sonca, kar pomeni okoli 180 milijonov kilometrov. Takšnih podrobnosti zemeljski teleskopi ne morejo razločiti.

Razlika med obema načinoma opazovanja je ključna. Evropska vesoljska agencija je 5. novembra že objavila bližinski posnetek v vidni svetlobi, na katerem je večji Didimos dobro razpoznaven, njegov manjši spremljevalec pa je večinoma v senci. JAXA je dan pozneje pokazala, kaj se zgodi, ko namesto odbite svetlobe spremljamo sevanje, ki ga oddajata sami telesi. Novica zato ni prvo fotografiranje asteroidov, temveč prvi takšen javno predstavljeni toplotni pogled iz neposredne bližine.

Ko Dimorfos izgubi sončno toploto

Najzanimivejši prizor ni ena sama slika, ampak zaporedje meritev, ki jih je TIRI opravila med 28. in 29. oktobrom. Opazovanje je trajalo nekaj več kot pet ur. Med gibanjem manjšega Dimorfosa okoli Didimosa je njegovo toplotno sevanje oslabelo, ko je prešel v senco večjega telesa. Na običajni kameri bi takrat predvsem potemnel; infrardeči instrument je zaznal spremembo, ki jo povzročita zmanjšano segrevanje in nadaljnje oddajanje toplote.

Ohlajanje samo po sebi ne preseneča, dragoceno pa je, da ga je Hera ujela med dejanskim prehodom v senco. JAXA je objavila tudi temperaturno pretvorjeno podobo, vendar podrobna analiza temperatur, predvsem na Didimosu, še poteka. Iz prvih slik zato ni mogoče zanesljivo določiti, koliko stopinj imajo posamezni balvani ali kako globoko sega ohlajanje. »Temna stran« v naslovu pomeni trenutno neosvetljeno območje, ne trajno skrite polovice asteroida. Senca se med gibanjem spreminja, zato bodo podobni prehodi dragoceni tudi pri naslednjih opazovanjih. Raziskovalce zanima predvsem potek ohlajanja skozi čas, ne le trenutek, ko manjši asteroid izgine iz vidne svetlobe.

Kaj lahko toplota pove o površju?

Instrument TIRI meri infrardeče sevanje v območju valovnih dolžin od 8 do 14 mikrometrov. Z ustrezno kalibracijo izmerjeno svetlost pretvorijo v oceno temperature in nato primerjajo, kako hitro različni predeli izgubljajo toploto. Prav hitrost spremembe je lahko pomembnejša od ene same temperaturne številke. Fiziki jo uporabljajo pri ocenjevanju toplotne vztrajnosti materiala: koliko energije zadrži in kako hitro jo odda okolici.

Plast drobnega prahu, večji kamniti bloki in material z veliko prazninami se pri segrevanju ne obnašajo povsem enako. Sčasoma bi lahko iz temperaturnih krivulj razbrali, kje prevladuje rahlejša plast in kje večje skale. Toda infrardeča kamera ne razkriva neposredno kemične sestave ali notranjosti asteroidov. Za zanesljive sklepe bodo potrebni še podatki o obliki, naklonih in osvetlitvi posameznih območij ter ugotovitve drugih Herinih instrumentov. Prednost sonde je prav v tem, da lahko isti del nebesnega telesa preuči na več načinov. Ker toplota ne izgine takoj po zahodu Sonca, lahko TIRI pokaže, kako različno se odzivajo posamezne kamnite plasti. Na asteroidu brez znatnega ozračja so takšne spremembe še posebej neposreden odraz lastnosti zunanjega materiala.

Didimos je raziskovalce presenetil

Toplotna opazovanja so le polovica sveže zgodbe. Na fotografijah v vidni svetlobi je Hera pokazala tudi stran večjega Didimosa, ki je Nasina sonda DART pred trkom leta 2022 ni videla. Po podatkih Evropske vesoljske agencije ESA ima Didimos premer približno 780 metrov, Dimorfos pa 151 metrov. Na večjem telesu izstopajo balvani, kraterji ter sledovi grebenov in brazd.

Vodja Herine znanstvene skupine Patrick Michel je povedal, da so ob prvem pogledu vzkliknili »Vau!«. Opažena stran ima sicer podoben ekvatorialni greben kot že znana, vendar je v drugih podrobnostih precej drugačna. Raziskovalci preverjajo tudi možnost, da so nekatere značilnosti povezane z materialom, ki je ob trku sonde DART odletel z Dimorfosa proti Didimosu. Za zdaj je to odprto vprašanje, ne potrjena razlaga novih reliefnih oblik. Dodaten izziv predstavlja majhnost obeh teles: strokovnjaki morajo posledice trka ločiti od sprememb, ki jih povzroča dolgotrajno premikanje drobnega materiala v okolju z izjemno šibko gravitacijo.

Nasina sonda je spremenila obhod za približno 4,6 odstotka

Pomen dvojnega sistema se je izrazito povečal septembra 2022, ko je Nasina sonda DART, težka približno 580 kilogramov, s hitrostjo okoli 6,1 kilometra na sekundo namenoma zadela Dimorfos, da bi preizkusila možnost spreminjanja gibanja nebesnega telesa. Trk je potekal brez nevarnosti za Zemljo, njegove učinke pa so po dogodku spremljali s teleskopi. Po podatkih NASA se je obhodni čas Dimorfosa okoli Didimosa skrajšal za približno 33 minut. Pred trkom je za en krog potreboval približno 11 ur in 55 minut. Lastni preračun iz teh številk pokaže, da skrajšanje pomeni okoli 4,6 odstotka prvotnega obhodnega časa.

To je bil prvi uspešen namerni poseg v gibanje asteroida, vendar vsi dejavniki, ki so vplivali na rezultat, še niso povsem pojasnjeni. Del spremembe je povzročil sam trk, dodaten zagon pa je telesu dal material, ki je ob udarcu odletel v vesolje. Koliko je k tako izrazitemu učinku prispevala zgradba Dimorfosa, bo pomagala razjasniti Hera. Didimos in Dimorfos Zemlje ne ogrožata, sta pa postala naravni laboratorij za planetarno obrambo. Na Dnevnih Novicah smo že predstavili, kako NASA spremlja asteroide in ocenjuje nevarnost za Zemljo.

Prvi posnetki so začetek, ne končni odgovor

Hera, izstreljena oktobra 2024, je po dveh letih poti zdaj začela podrobnejši pregled dvojnega asteroidnega sistema. V prihodnjih tednih bodo raziskovalne ekipe primerjale temperaturne spremembe s posnetki reliefa in natančnejšimi izračuni gibanja obeh teles. ESA je predstavitev podrobnejših fotografij napovedala za 25. november. V nadaljnjem delu misije sta predvidena tudi mala spremljevalna satelita Milani in Juventas, ki bosta dopolnila raziskovanje zunanjih plasti in notranje zgradbe. Prve fotografije zato niso končni rezultat, temveč izhodišče za natančnejše razumevanje obeh asteroidov.

Odgovori ne bodo koristili le astronomom, ki skušajo razumeti nastanek dvojnih asteroidov. Če bi se Zemlji nekoč približevalo resnično nevarno nebesno telo, bi morali strokovnjaki vnaprej oceniti moč potrebnega posega in njegov učinek na tirnico. DART je leta 2022 dokazal, da je gibanje asteroida mogoče spremeniti. Hera zdaj raziskuje, kako bi takšno preusmeritev lahko dovolj natančno izračunali tudi pri telesu z drugačno velikostjo in zgradbo. Prav v tem je pomen novih infrardečih posnetkov: tudi ohlajanje Dimorfosa v senci večjega soseda razkriva lastnosti materiala, od katerih je lahko odvisna uspešnost prihodnje planetarne obrambe.