今週初め、NASAはDART探査機が小惑星を数十フィート移動させることに成功したと発表しました。これは当然の疑問を投げかけます。ディモルフォスは約1100万キロメートルも離れているのに、科学者たちは一体どうやってこれを解明したのでしょうか？言うまでもなく、この作業には高度な天文学の知識と、まさに天文学者たちの集団が必要でした。
NASAの二重小惑星再方向付け試験（DART）により、探査機が標的の小惑星をより大きな伴小惑星にわずかに近づけたことで、ディモルフォスがディディモスを周回する時間が短縮されました。ディモルフォスのディディモス周回周期は以前は11時間55分でしたが、現在は11時間23分です。これは、2分程度の誤差で32分の変化です。ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所のDART調整責任者、ナンシー・シャボット氏が火曜日に記者団に述べたように、これは「数十メートル」の距離変化に相当します。
「転換点」
同じ記者会見で、NASAのビル・ネルソン長官は、この実験の成功を「人類にとっての画期的な瞬間」と表現した。確かに、人類が天体の運動を意図的に変化させたのはこれが初めてである。重要なのは、これは小惑星の軌道を逸らす戦略の初の本格的な実証でもあるということだ。この戦略は、最終的には真の小惑星の脅威から人類を守る可能性を秘めている。
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ディモルフォスは地球を危険にさらすことはないが、運動エネルギー衝突装置（キネティック・インパクター）の試験には理想的なプラットフォームを提供した。1,340ポンド（約640kg）の探査機DARTは、連星系小惑星系への10ヶ月間の旅を経て、直径525フィート（約160メートル）の小惑星に時速14,000マイル（約22,500キロメートル）に達する速度で突入した。DARTは9月26日、剃刀のような精度で小惑星に衝突したが、衝突が何らかの影響を与えたかどうかはすぐには明らかではなかった。
3億800万ドルを投じたDART実験が、何も知らない小惑星に何らかの影響を与えたことはすぐに明らかになった。宇宙と地上からの観測で、衝突後数時間から数日間に、劇的な噴煙と彗星のような尾が形成されたことが明らかになったのだ。しかし、天文学者たちがディディモス-ディモルフォス系に課された新たな軌道力学を確認するまでには、約2週間を要した。この作業には、光学データとレーダーデータの2つの別々のデータセットが必要だったが、どちらも同じ答え、つまり11時間23分を示した。
変化した日食を捉える
光学データは、南アフリカのラス・クンブレス天文台（LCO）の望遠鏡やチリの南天体物理研究望遠鏡など、世界中の地上観測所から提供されました。光学望遠鏡の限界として、ディディモス・ディモルフォス系は距離が遠く、サイズも小さいため、2つの天体が一つの光る点として見えることがあります。2つの小惑星はわずか1.2kmしか離れておらず、大きい方のディディモスの幅はわずか780メートルです。
地上の光学望遠鏡ではこの2つを区別できませんが、だからといってディモルフォスが私たちの目に見えないわけではありません。ディモルフォスが前を通過するたびに、ディディモスの明るさは一時的に約10%低下します。天文学者たちは、この規則的な日食を通して、テスト前からディモルフォスの公転周期を把握しており、現在それを特定できるようになったのです。地球から見てディモルフォスがディディモスの前を通過するのは偶然であり、この系がDARTテストに選ばれた重要な理由です。
世界中の光学観測所が数時間にわたる継続的な観測を実施しました。「（軌道）周期は12時間近くだったので、チリから約6時間離れた南アフリカに望遠鏡を設置することで、チリからは観測できなかったディモルフォスがディディモスの後ろや前を通過した他の時刻も捉えることができました」と、LCOの天文学者ティム・リスター氏は南アフリカ天文台のプレスリリースで説明しています。「この観測は、新たな周期と、DARTの影響による変化の大きさを正確に特定するのに非常に役立ちました。」
「微弱なレーダーエコー」の検出
レーダーデータは、カリフォルニア州にあるNASAジェット推進研究所（JPL）のゴールドストーン惑星レーダーと、ウェストバージニア州にあるNSFグリーンバンク天文台から提供された。光学望遠鏡とは異なり、レーダーは「両方の天体からの明確な信号を直接取得できる」とシャボット氏は述べた。
2週間にわたる観測期間中、2つの観測所から毎晩撮影されたレーダー画像が合成され、連星系小惑星の観測前と観測後の画像が作成されました。NASAがプレス資料で説明したように、これにより天文学者たちは「ディモルフォスの観測位置と、本来の軌道で観測されていた位置との差」を測定することができました。
「グリーンバンク望遠鏡は広大な集光エリアを備えているため、極めて高感度で、これらの微弱なレーダーエコーを検出するのに最適な受信局となっています」と、グリーンバンク天文台のジム・ジャクソン所長は声明で説明した。「これらのレーダー測定は、ディディモス周回軌道の変化を感知し、その偏向を明確に特定することで、この現象が実際にどれほど劇的なものであったかを判断する鍵となりました。」
シャボット氏は、ディモルフォスの新たな公転周期11時間23分について、「2つの独立した方法」が「同じ答え」を示したと述べた。彼女は国際チームが「非常に迅速に」この発見に取り組んだことを称賛した。しかし、まだ多くの課題が残されている。
始まりの始まり
実際、この実験の効果については未解明な点が多い。DARTは大成功を収めたが、科学者たちは運動エネルギー衝突装置や小惑星の軌道変更技術について、まだ多くのことを学ぶ必要があることは明らかだ。
例えば、天文学者はディモルフォスの質量、形状、密度、そして表面組成に関する推定値をさらに精緻化する必要があります。これは、DART探査機がどのように運動量を目標天体に伝達し、その結果生じた影響が観測された軌道シフトにどのように寄与したかを理解するのに役立ちます。
火曜日の記者会見で、NASAのDARTプログラム科学者であるトム・スタトラー氏は、表面から吹き飛ばされた破片の反動が軌道変化の大きな要因であると述べた。これは、ディモルフォスが緻密で凝集性の高い岩石ではなく、ラブルパイル小惑星であるという物理的構造に起因する可能性が高い。スタトラー氏はまた、衝突の影響でディモルフォスが現在揺れ動いているのではないかとも考えている。天文学者たちは、予備的な推定値を精緻化し、連星系にさらなる変化がないか観測するため、この系を注意深く監視している。
欧州宇宙機関（ESA）は、小惑星を間近に観測する後続ミッションを計画しています。2024年に打ち上げ予定の探査機HERAは、2026年後半にディモルフォスを観測し、DARTの影響をより深く理解するための画像やその他のデータを送信する予定です。小惑星に対する強固な惑星防衛システムは一夜にして構築できるものではありませんが、この重要な取り組みは今、本格的に始動しています。
さらに：DART と小惑星の致命的な遭遇の最も興味深い画像。
