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世界上最强大的望远镜DART和小行星发生撞击

 網文薈萃 2022-08-30 发布于黑龙江

飞镖动画。图片来源:NASA/Johns Hopkins APL

利用一些世界上最强大的望远镜,DART调查小组上个月完成了一项为期六晚的观测活动,以确认早些时候对DART的小行星目标Dimorphos轨道的计算。Dimorphos在其较大的母体Didymos周围轨道上运行。这些观测结果证实了小行星在撞击时的预期位置。DART是世界上第一次尝试改变小行星在太空中运动的速度和路径,它测试了一种小行星偏转的方法,如果将来出现行星防御的需要,这种方法可能会被证明是有用的。

“该团队在2021年初进行的测量对于确保DART到达正确的地点和正确的时间以对其Dimorphos的动力学影响至关重要,”马里兰州劳雷尔的JOHNS HOPKINS大学应用物理实验室(APL)DART调查团队联合负责人Andy Rivkin说。“用新的观察结果证实这些测量结果向我们表明,我们不需要任何路线改变,我们已经达到了目标。

图片来源:洛厄尔天文台/N. Moskovitz

2022年7月7日晚,亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近的洛厄尔发现望远镜捕获了小行星迪迪莫斯。

然而,了解Dimorphos轨道的动力学非常重要,因为除了确保DART的影响之外,还有其他原因。如果DART成功地改变了Dimorphos的路径,小卫星将向Didymos靠拢,从而减少绕其运行所需的时间。虽然测量这种变化很简单,但科学家们需要确认,除了撞击之外,没有其他任何东西会影响轨道。这包括微妙的力,例如来自小行星太阳加热表面的辐射反冲,这可以轻轻地推动小行星并导致其轨道发生变化。

“这个实验的前后性质要求我们对小行星系统有充分的了解,然后才能对它做任何事情,”亚利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄尔天文台的天文学家尼克·莫斯科维茨(Nick Moskovitz)说,他是七月观测活动的联合负责人。“我们不想在最后一刻说,'哦,这是我们没有想到的事情,或者我们没有考虑过的现象。我们希望确保我们看到的任何变化完全归功于DART所做的一切。

2022年7月7日晚上,亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近的洛厄尔发现望远镜捕捉到了这个序列,其中位于屏幕中心附近的小行星Didymos在夜空中移动。这里的序列加快了大约1,800倍。科学家们利用七月份运动中的这一观察结果和其他观测结果来确认Dimorphos的轨道以及DART撞击时的预期位置。图片来源:洛厄尔天文台/N. Moskovitz

在9月下旬至10月初,在DART撞击前后,Didymos和Dimorphos将进行近年来最接近地球的接近。这将使它们位于大约670万英里(1080万公里)之外。自2021年3月以来,由于Didymos系统与地球的距离,它已经超出了大多数地面望远镜的射程。然而,今年七月初,DART调查小组在亚利桑那州和智利使用了强大的望远镜 - 洛厄尔天文台的洛厄尔发现望远镜,拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜和南方天体物理研究(SOAR)望远镜 - 来观察小行星系统并寻找其亮度的变化。这些变化被称为“相互事件”,当其中一颗小行星由于Dimorphos的轨道而在另一颗小行星前面经过时,就会发生这些变化,从而阻挡了它们发出的一些光。

“这是一年中获得这些观察结果的棘手时期,”莫斯科维茨说。在北半球,夜晚很短,这是亚利桑那州的季风季节。在南半球,冬季风暴的威胁迫在眉睫。事实上,就在观察活动结束后,一场大暴风雪袭击了智利,促使人们从SOAR所在的山上撤离。这导致望远镜被关闭了近十天。“我们要求六个半晚上的观察,预计其中大约一半会因天气而消失,但我们只损失了一个晚上。我们真的很幸运。

总的来说,该团队能够从数据中提取11个新共同事件的时间。分析这些亮度变化使科学家能够精确地确定Dimorphos绕着更大的小行星运行需要多长时间。因此,他们能够预测Dimorphos在特定时刻的位置,包括DART何时产生影响。结果与之前的计算一致。

“我们现在真的有很高的信心,小行星系统已经很好理解,我们已经准备好了解撞击后会发生什么,”莫斯科维茨说。

这次观测活动不仅使团队能够确认Dimorphos的轨道周期和撞击时的预期位置,而且还允许团队成员改进他们将用于确定DART是否成功改变了Dimorphos的轨道后撞击的过程,以及改变了多少。

十月份,在DART撞上小行星后,该团队将再次使用世界各地的地面望远镜来寻找相互事件并计算Dimorphos的新轨道。他们预计,较小的小行星绕Didymos轨道运行所需的时间将偏移几分钟。这些观测结果也将有助于限制世界各地科学家提出的关于Dimorphos轨道动力学和两颗小行星自转的理论。

约翰霍普金斯大学APL管理NASA行星防御协调办公室的DART任务,作为该机构行星任务计划办公室的一个项目。DART是世界上第一个行星防御测试任务,故意对Dimorphos执行动能撞击,以略微改变其在太空中的运动。虽然这两颗小行星都不会对地球构成威胁,但DART任务将证明航天器可以自主导航,对相对较小的目标小行星进行动能撞击,并且如果发现小行星,这是一种可行的技术,可以在与地球的碰撞过程中偏转小行星。DART将于2022年9月26日达到其目标。

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