DART调查团队上个月使用了世界上最强大的望远镜,完成了一项为期六个晚上的观测活动,以确认早先对Dimorphos(DART小行星目标)围绕其较大母小行星Didymos的轨道进行的计算,确认了小行星撞击时的预期位置。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方法,如果未来对行星防御有这种需求,这种方法可能会被证明是有用的。

“团队在2021年初进行的测量对于确保DART在正确的时间到达正确的地点,对Dimorphos进行动力学冲击至关重要。”位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室(APL)的DART调查小组联合负责人安迪·里夫金(Andy Rivkin)表示。“用新的观察结果确认这些测量结果,表明我们不需要改变航线,我们已经正确地命中目标。”

然而,除了确保DART的影响外,了解Dimorphos轨道的动力学非常重要。如果DART成功地改变了Dimorphos的路径,这颗小行星将更靠近Didymos,从而缩短绕其轨道运行的时间。测量这种变化很简单,但科学家们需要确认,除了撞击之外,没有其他东西影响轨道。这包括来自小行星被太阳加热的表面的辐射反冲等微妙的力,这些力可以轻轻地推动小行星并使其轨道改变。

“这项实验的前后性质要求在我们对小行星系统做任何事情之前对它有深入的了解。”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。“我们不想在最后一刻说,’噢,这里有一些我们没有想到的事情或我们没有考虑过的现象。’我们想确保我们看到的任何变化都完全是DART所做的。”

在9月下旬至10月初,也就是DART撞击的时间,Didymos和Dimorphos将在距离地球约670万英里(1,080万公里)的地方进行近几年来最接近地球的飞行。自2021年3月以来,Didymos系统由于距离地球较远,其超出了大多数地面望远镜的范围,但今年7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、麦哲伦号拉斯坎帕纳斯天文台的望远镜和南方天体物理研究 (SOAR) 望远镜——用于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”,当两颗小行星中的一颗从另一颗小行星前面掠过时,阻挡了小行星发出的光,就会发生这些变化。

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一序列,画面中心附近的小行星Didymos在夜空中移动。该序列被加速约900倍。科学家们利用这一观测结果和7月份的其他观测结果,来确认Dimorphos的轨道和 DART 撞击时的预期位置。
影像来源:Lowell Observatory/N. Moskovitz

“一年中的这个时候要获得这些观测结果非常棘手的”莫斯科维茨说。“在北半球,夜晚很短,亚利桑那州正处于季风季节。在南半球,冬季风暴的威胁迫在眉睫。事实上,就在观测活动结束后,一场暴风雪袭击了智利,促使人们从SOAR所在的山区撤离。望远镜随后关闭了近十天。“我们要求进行六个半夜的观测,有些人预计其中一半会因天气而无法观测,但我们只损失了一个晚上。我们真的很幸运。”

总之,该团队能够从数据中提取11个新的相互事件的时间。通过研究这些亮度变化,科学家们能够准确地确定Dimorphos绕较大的小行星运行所需的时间,从而预测Dimorphos在特定时刻的位置,包括DART撞击时的位置。结果与之前的计算一致。

莫斯科维茨说:“我们现在非常有信心,我们对该小行星系统已经得到了很好的了解,而且我们已经准备好了解撞击小行星后会发生什么。”

这项观察活动不仅使团队能够确认撞击时的Dimorphos轨道周期和预期位置,而且还允许团队成员改进他们将用来确定DART是否成功改变Dimorphos撞击后轨道的过程,以及改变了多少。

今年10月,该团队将再次使用世界各地的地面望远镜寻找相互事件,并计算Dimorphos的新轨道,预计较小的小行星绕Didymos轨道运行的时间将缩短几分钟。这些观测结果也将有助于约束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。

作为NASA行星任务计划办公室的一个项目,约翰霍普金斯大学应用物理实验室为NASA行星防御协调办公室管理DART任务。DART是世界上第一个行星防御测试任务,有意对Dimorphos进行动能撞击,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到相对较小的目标小行星上的动能碰撞,而且如果发现小行星与地球相撞,这是一种可行的技术,可以使小行星偏离碰撞轨道。DART将于2022年9月26日达到目标。

有关DART任务的更多信息,请访问:

https://www.nasa.gov/dartmission

参考来源:

https://www.nasa.gov/feature/dart-team-confirms-orbit-of-targeted-asteroid

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