Primeros resultados de los telescopios de ESO sobre las secuelas del impacto de DART

El 26 de septiembre de 2022, la nave espacial DART colisionó con el asteroide Dimorphos en una prueba controlada de las capacidades de desviación de asteroides. El impacto tuvo lugar a 11 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, lo suficientemente cerca como para ser observado en detalle con numerosos telescopios. Fue una prueba de defensa planetaria, pero también proporcionó a la comunidad astronómica una oportunidad única para aprender más sobre la composición del asteroide Dimorphos a partir del material expulsado. 

Los cuatro telescopios de 8,2 metros del VLT de ESO, en Chile, observaron las secuelas del impacto, y los primeros resultados de estas observaciones del VLT se han publicado en dos artículos científicos.

"Los asteroides son algunas de las reliquias de material más básicas a partir del cual se crearon todos los planetas y lunas de nuestro Sistema Solar", declara Brian Murphy, estudiante de doctorado de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido) y coautor de uno de los estudios. Por lo tanto, estudiar la nube de material expulsado tras el impacto de DART puede decirnos cómo se formó nuestro Sistema Solar.

"Los impactos entre asteroides ocurren de forma natural, pero nunca se sabe de antemano", continúa Cyrielle Opitom, astrónoma también de la Universidad de Edimburgo y autora principal de uno de los artículos. "DART es una gran oportunidad para estudiar un impacto controlado, casi como si fuera un laboratorio".

Evolución de la nube de escombros alrededor de Dimorphos y Didymos tras el impacto de DART. Crédito: ESO

Opitom y su equipo siguieron la evolución de la nube de escombros durante un mes con el instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), instalado en el VLT de ESO. Descubrieron que la nube expulsada era más azul que el propio asteroide antes del impacto, lo que indica que la nube podría estar hecha de partículas muy finas. En las horas y días que siguieron al impacto se desarrollaron otras estructuras: cúmulos, espirales y una larga cola empujada por la radiación del Sol. Las espirales y la cola eran más rojas que la nube inicial, por lo que podían estar hechas de partículas mayores.

MUSE permitió al equipo de Opitom dividir la luz de la nube en un patrón similar al arco iris y buscar las huellas químicas de diferentes gases. En particular, buscaron oxígeno y agua proveniente del hielo expuesto por el impacto. Pero no encontraron nada. "No se espera que los asteroides contengan cantidades significativas de hielo, por lo que detectar cualquier rastro de agua habría sido una verdadera sorpresa", explica Opitom. También buscaron rastros del combustible de la nave espacial DART, pero no encontraron ninguno. "Sabíamos que era una posibilidad remota", afirma, "ya que la cantidad de gas restante en los tanques del sistema de propulsión no habría sido muy grande. Además, parte del mismo ya habría viajado demasiado lejos como para detectarlo con MUSE cuando comenzamos a observar".

El instrumento MUSE instalado en el VLT. Crédito: ESO

Otro equipo, dirigido por Stefano Bagnulo, astrónomo del Observatorio y Planetario de Armagh (Reino Unido), estudió cómo el impacto de DART alteró la superficie del asteroide.

"Cuando observamos los objetos de nuestro Sistema Solar, vemos la luz solar que se dispersa por su superficie o por su atmósfera, que se polariza parcialmente", explica Bagnulo. Esto significa que las ondas de luz oscilan a lo largo de una dirección preferente, en lugar de al azar. "Rastrear cómo cambia la polarización con la orientación del asteroide en relación con nosotros y con el Sol revela la estructura y composición de su superficie".

Bagnulo y sus colegas utilizaron el instrumento FOcal Reducer / Low dispersion Spectrograph 2 (FORS2), instalado en el VLT, para monitorear el asteroide, y detectaron que el nivel de polarización cayó repentinamente después del impacto. Al mismo tiempo, el brillo general del sistema aumentó. Una posible explicación sería que el impacto expuso más material prístino del interior del asteroide. "Tal vez el material excavado por el impacto era intrínsecamente más brillante y menos polarizado que el material presente en la superficie, ya que nunca estuvo expuesto al viento solar ni a la radiación solar", afirma Bagnulo.

Otra posibilidad es que el impacto destruyera partículas de la superficie, expulsando así otras mucho más pequeñas a la nube de escombros. "Sabemos que, bajo ciertas circunstancias, los fragmentos más pequeños son más eficientes para reflejar la luz y menos eficientes para polarizarla", explica Zuri Gray, estudiante de doctorado también en el Observatorio y Planetario de Armagh.

Los estudios realizados por los equipos liderados por Bagnulo y Opitom muestran el potencial del VLT cuando sus diferentes instrumentos trabajan juntos. De hecho, además de MUSE y FORS2, las secuelas del impacto se observaron con otros dos instrumentos del VLT, y el análisis de estos datos está en curso. "Esta investigación aprovechó una oportunidad única cuando la NASA hizo impactar una nave contra un asteroide", concluye Opitom, "por lo que no es posible repetirlo con ninguna instalación futura. Esto hace que los datos obtenidos con el VLT en el momento del impacto sean extremadamente valiosos en lo relacionado con mejorar nuestra comprensión sobre la naturaleza de los asteroides.

El asteroide Didymos antes del impacto de DART. Crédito: ESO

La investigación destacada en la primera parte de esta noticia se presentó en el artículo "Morphology and spectral properties of the DART impact ejecta with VLT/MUSE” (Morfología y propiedades espectrales de la eyección del impacto de DART con VLT/MUSE), publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

La segunda parte de este comunicado se refiere al artículo "Optical spectropolarimetry of binary asteroid Didymos-Dimorphos before and after the DART impact" (Espectropolarimetría óptica del asteroide binario Didymos-Dimorphos antes y después del impacto de DART"), publicado en la revista Astrophysical Journal Letters