• NASA / Johns Hopkins APL

Una collisione spaziale piena di incognite

Secondo una nuova simulazione, se la missione DART colpisce l'asteroide bersaglio, potrebbe farlo girare e oscillare con conseguenze imprevedibili.

I dinosauri non avevano un programma spaziale, quindi quando un asteroide si diresse verso la Terra 65 milioni di anni fa, non erano in grado di difendersi. Sappiamo come è andata a finire. Gli umani sono, comprensibilmente, desiderosi di evitare lo stesso destino. Entro la fine dell'anno, la NASA lancerà una missione per mettere in pratica il modo in cui potremmo deviare un futuro asteroide terrestre. 

Il  Double Asteroid Redirection Test (DART) dovrebbe essere lanciato non appena il 24 novembre (o  entro il febbraio del 2022) e impiegherà un anno per raggiungere il suo obiettivo: Dimorphos, un asteroide delle dimensioni di uno stadio che orbita attorno a un asteroide molto più grande chiamato Didimo.

Il piano è colpire Dimorphos a una velocità di 6,5 chilometri al secondo con la navicella spaziale DART, grande come un'automobile, che pesa circa un terzo di tonnellata, cambiando la sua velocità orbitale. Una missione dell'Agenzia spaziale europea in arrivo cinque anni dopo, chiamata Hera, verificherà se la missione ha funzionato. L'impatto avrà solo un piccolo effetto sull'orbita, ma questo dovrebbe essere sufficiente per deviare un asteroide dal percorso della Terra in futuro, purché venga colpito con sufficiente anticipo. 

"Stiamo facendo questo tentativo per avere la capacità di prevenire un disastro naturale davvero catastrofico", afferma Tom Statler, scienziato del programma DART presso la sede della NASA a Washington, DC. I potenziali cambiamenti nell'orbita di Dimorphos sono stati ben studiati. Ma fino ad ora non sapevamo molto su cosa accadrà allo stesso Dimorphos dopo l'impatto. Un articolo, pubblicato sulla rivista “Icarus”,  documenta le prime simulazioni per scoprirlo. 

Guidati da Harrison Agrusa dell'Università del Maryland, i ricercatori hanno modellato quanto DART potrebbe cambiare lo spin o la rotazione di Dimorphos calcolando come la quantità di moto dell'impatto altererà il rollio, il beccheggio e l'imbardata dell'asteroide. I risultati potrebbero essere drammatici. "Potrebbe iniziare a collassare ed entrare in uno stato di rotazione caotico", afferma Agrusa. 

La rotazione inaspettata pone alcune sfide. Aumenterà la difficoltà di atterrare sull'asteroide, che l'ESA spera di tentare con due piccoli veicoli spaziali nella sua missione Hera. Potrebbe anche rendere più complicati i futuri tentativi di deviare un asteroide terrestre, poiché qualsiasi rotazione può influenzarne il percorso nello spazio.

Quando DART andrà a colpire Dimorphos, l'energia dell'impatto sarà paragonabile a tre tonnellate di tritolo che esplodono, inviando migliaia di detriti  nello spazio. Statler lo descrive come una golf car che viaggia a 15.000 miglia all'ora che si schianta contro il lato di uno stadio di calcio. La forza dell'impatto non causerà cambiamenti immediati alla rotazione di Dimorphos, ma entro pochi giorni le cose inizieranno a cambiare, secondo Agrusa e il suo team.

In poco tempo, Dimorphos inizierà con una leggera oscillazione che crescerà e crescerà man mano che lo slancio dell'impatto sbilancerà la rotazione di Dimorphos, senza alcun attrito nel vuoto dello spazio per rallentarla. Dimorphos potrebbe iniziare a girare in un verso qualsiasi. Per un osservatore su Didymos che guarda nel cielo, questo satellite apparentemente tranquillo assumerà una nuova forma, iniziando a oscillare selvaggiamente avanti e indietro, mostrando i lati precedentemente nascosti.

In poche settimane, Dimorphos potrebbe entrare in uno stato di rotazione caotico attorno ai suoi assi. In scenari più estremi, la rotazione sincrona con Didymos potrebbe venire meno e Dimorphos potrebbe iniziare a capovolgersi in modo incontrollato, afferma Agrusa. Quello che accadrà esattamente dipenderà da alcune varianti. La forma di Dimorphos giocherà un ruolo importante: se è più allungata anziché sferica, ruoterà in modo più caotico. (Si veda link)

Le osservazioni del radar finora suggeriscono che è allungato, ma non lo sapremo fino a poche ore prima che DART lo colpisca, quando otterrà le sue prime visualizzazioni del suo piccolo bersaglio.  Anche il punto dell'impatto avrà un ruolo. DART punterà al centro di Dimorphos, con l'obiettivo di impartire la maggior quantità di forza in modo da alterare la sua orbita, ma più è fuori centro, più caotico sarà lo spin risultante. Nella maggior parte degli scenari, tuttavia, Dimorphos dovrebbe oscillare drammaticamente avanti e indietro o ruzzolare in molte direzioni in poche settimane.

Quando la missione Hera dell'ESA arriverà cinque anni dopo, potrebbe trovarsi di fronte a Dimorphos che ruota selvaggiamente nella sua orbita attorno a Didymos. Probabilmente ci vorranno decenni o addirittura secoli prima che il rimorchiatore gravitazionale di Didymos riporti l’asteroide al suo stato originale.

L'arrivo di Hera sarà l'unico modo per sapere con certezza cosa è successo alla rotazione di Dimorphos, poiché DART sarà distrutto dall'impatto e Dimorphos è troppo piccolo per essere visto in dettaglio dalla Terra. Un piccolo satellite di fabbricazione italiana chiamato  LiciaCube verrà schierato prima dell'impatto e scatterà immagini durante l'evento, ma lo farà solo per pochi minuti, non abbastanza a lungo per vedere l'oscillazione prendere piede.

Hera sta inoltre pianificando di schierare due satelliti più piccoli che tenteranno di atterrare sulla superficie di Dimorphos. Il movimento di caduta non dovrebbe ostacolare questi tentativi, ma potrebbe renderli più difficili. Senza un'adeguata pianificazione per la rotazione caotica, i due piccoli veicoli potrebbero rimbalzare e non finire esattamente dove vogliono gli scienziati. 

"Atterrare su un corpo così piccolo è comunque difficile", afferma Patrick Michel del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), uno dei responsabili della missione su Hera e coautore dell'articolo di Agrusa. "Ma lo sarà ancora di più".

Il movimento di Dimorphos non dovrebbe influenzare le prove generali di DART né rappresenterà alcun pericolo per noi sul pianeta, ma potrebbe fornire alcune informazioni scientificamente utili. Lo stato di rotazione degli asteroidi potrebbe influenzare altre proprietà, come la quantità di luce solare che riflettono, che può avere un impatto sulle loro traiettorie. 

Osservare il sistema per anni, decenni o addirittura secoli ci darà anche un'opportunità senza precedenti di vedere come si evolve un sistema di asteroidi binari dopo aver subito un impatto come questo. Hera da sola potrebbe darci un'indicazione di quanto sia forte l'effetto della rotazione sincrona nel riportare il sistema al suo stato normale, aiutandoci a capire la relazione gravitazionale tra due asteroidi come questi. 

(rp)