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Dimorphos (Mond)

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(65803) Didymos I Dimorphos
Nahaufnahme von Dimorphos vom 27. September 2022 durch DART
Nahaufnahme von Dimorphos vom 27. September 2022 durch DART
Vorläufige oder systematische Bezeichnung S/2003 (65803) 1
Zentralkörper (65803) Didymos
Eigenschaften des Orbits
Große Halbachse Vor dem Einschlag
1,206 ± 0,035 km
Exzentrizität <0,03[1]
Periapsis 1,169 km
Apoapsis 1,242 km
Bahnneigung
zum Äquator des Zentralkörpers 		168.6° ± 1.8°
Umlaufzeit 11,921487 ± 0,000028 h[2]
Vor dem Einschlag (0,496729) d

11,372000 ± 0,005500 h[1]
Nach dem Einschlag (0,473833) d

Mittlere Orbitalgeschwindigkeit 0,0001734[3] km/s
Physikalische Eigenschaften
Albedo 0,15 ± 0,04[4]
Mittlerer Durchmesser 0,153 km[5]
(0,177 × 0,174 × 0,116) km
Masse ≈4,49 · 109 kg[1](falls gleiche Dichte wie Didymos)
≈1.33 ± 0.30 · 109[5] kg
Oberfläche 0,074 km2
Mittlere Dichte 2.4 ± 0,9 g/cm3[1](falls gleich wie Didymos)
0,6 – 0,7[5] g/cm3
Siderische Rotation 11,92 h
Vor dem Einschlag (synchron)[6]
11,37 h
Nach dem Einschlag (chaotisch)[7]
Fallbeschleunigung an der Oberfläche ~ 0 m/s2
Fluchtgeschwindigkeit ~ 0 m/s
Entdeckung
Entdecker
  • Petr Pravec
  • L. A. M. Benner
  • M. C. Nolan
  • P. Kušnirák
  • D. Pray
  • J. D. Giorgini
  • R. F. Jurgens
  • S. J. Ostro
  • J.-L. Margot
  • C. Magri
  • A. Grauer
  • S. Larson
Datum der Entdeckung 20. November 2003
Anmerkungen Erster von künstlichem Impaktor abgelenkter Himmelskörper

Dimorphos (offiziell (65803) Didymos I Dimorphos (provisorische Bezeichnung S/2003 (65803) 1), andere Bezeichnungen auch Didymos B oder Didymoon) ist ein Mond des erdnahen NEO-Asteroiden (65803) Didymos. Sein geschätzter Durchmesser beträgt 153 Meter.

Im Rahmen der gemeinsamen Mission von NASA und ESA Asteroid Impact & Deflection Assessment (AIDA) schlug im September 2022 eine Raumsonde gezielt auf Dimorphos auf (Double Asteroid Redirection Test), unter anderem um eine mögliche Ablenkung zu erproben.

Entdeckung und Benennung

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Dimorphos wurde am 20. November 2003 von einem Astronomenteam, bestehend aus Petr Pravec, Lance A. M. Benner, Michael C. Nolan, Peter Kušnirák, Don Pray, Jon D. Giorgini, Raymond F. Jurgens, Steven J. Ostro, Jean-Luc Margot, Christopher Magri, Al Grauer und Steve Larson, durch photometrische Beobachtungen an der Sternwarte Ondřejov entdeckt.[8][6] Der Begleiter wurde durch periodische Helligkeitsschwankungen aufgrund von gegenseitigen Bedeckungen aufgespürt. Dies wurde später durch Radarbeobachtungen des Arecibo-Observatoriums von Pravec’ Team bestätigt.

 
Radaraufnahmen von Didymos und Dimorphos vom November 2003.

Die Entdeckung wurde von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) acht Tage später am 28. November 2003 bekanntgegeben; der Mond erhielt die vorläufige Bezeichnung S/2003 (65803) 1.[9][10] Vor der offiziellen Benennung durch die IAU wurde auch der Spitzname «Didymoon» in offiziellen Kommunikationen wie etwa bei der ESA verwendet.[11]

Am 23. Juni 2020 gab das Minor Planet Center bekannt, dass er in Analogie zum Mutterasteroiden den Namen Dimorphos (Δίμορφος) erhalten hat,[12] was aus der Griechischen Sprache abgeleitet «der zwei Gestalten hat» bedeutet. Die Begründung für den neuen Namen lautet: «Als das Ziel der DART- und Hera-Missionen wird es der erste Himmelskörper in der kosmischen Geschichte werden, dessen Form substanziell verändert wurde, als ein Resultat menschlicher Intervention (des DART-Einschlags)».[13]

Der Name wurde im Hinblick auf die damals in Planung begriffene Asteroidenmission AIDA ausgewählt, bei der die Umlaufbahn und möglicherweise die Form des Himmelskörpers verändert werden sollte. Dimorphos ist einer der kleinsten Himmelskörper, welcher einen formellen Namen durch die IAU erhalten hat, nach (367943) Duende und (469219) Kamoʻoalewa.[14]

Bahneigenschaften

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Dimorphos umläuft das gemeinsame Baryzentrum auf einer retrograden, annähernd äquatorialen und fast kreisförmigen Umlaufbahn in einem mittleren Abstand von 1,206 km Abstand zum Planetoiden; das entspricht 1,54 Didymos-Radien bzw. 7,88 Dimorphos-Radien. Für einen Umlauf benötigte der Mond bis zum DART-Einschlag 11 Stunden 55 Minuten 17,35 Sekunden, was rund 1548 Umläufen in einem Didymos-Jahr (2,105 Erdjahre)[9] entsprach. Nach dem Einschlag reduzierte sich die Umlaufzeit um etwa eine halbe Stunde auf 11 Stunden 22 Minuten 19,2 Sekunden, was rund 1623 Umläufen in einem Didymos-Jahr entspricht.

Die Bahnexzentrizität beträgt weniger als 0,03, die Bahn ist 168,6° gegenüber dem Äquator von Didymos geneigt.

In diesem Binärsystem dauert ein Monat dementsprechend 5,03 Didymos-Tage.

Rotation

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Dimorphos’ Rotationsperiode ist synchron mit seiner Umlaufzeit, der Mond zeigt seinem Mutterasteroiden also immer dieselbe Seite. Der retrograde Orbit von Dimorphos relativ zur Ekliptik ist mit Didymos’ retrograder Rotation konform.[15] Dimorphos’ Rotation wird aufgrund des YORP-Effekts verlangsamt, mit einer geschätzten Verdopplungszeit der Rotation von 86.000 Jahren. Da der Mond sich jedoch im Orbit um Didymos befindet, halten Gezeitenkräfte ihn in einer synchronen Rotation.[16]

Physikalische Eigenschaften

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Größe und Aufbau

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Die Oberfläche von Dimorphos aus 12 km Entfernung. Der Bildausschnitt entspricht 31 Metern.

Die Untersuchungen ergaben einen unregelmäßig geformten, länglichen Körper; die genaueste Durchmesserbestimmung (Geometrisches Mittel) liegt bei 153 Meter. Hinsichtlich der genauen Dimensionen liegen die Werte bei 0,177 × 0,174 × 0,116 km. Die Entdeckung des Mondes hatte keinen nennenswerten Einfluss auf die Größenbestimmung des Mutterasteroiden, dieser weist aktuellen Schätzungen nach eine Größe von ca. 780 Metern auf. Dimorphos besitzt damit etwa ein Viertel des Durchmessers von Didymos. Ausgehend von dem mittleren Durchmesser von 153 Meter ergibt sich eine Oberfläche von etwa 0,074 km2.

Dimorphos besitzt keine bestätigte Masse, doch wird sie auf etwa 4,841 7 · 109 kg geschätzt; dies entspricht in Masse und Größe der Großen Pyramide von Gizeh, wenn man von einer ähnlichen Dichte von 2,17 g/cm3 wie bei Didymos ausgeht.[4]

Man geht davon aus, dass der Mond entstand, als Didymos einen Teil seiner Masse durch seine schnelle Rotation einbüßte, die einen Ring aus Trümmern entstehen ließ, welcher sich zu einem Rubble Pile mit niedriger Dichte formte und zu dem wurde, was Dimorphos heute ist.[17][18][19] In diesem Fall dürfte die Dichte zwischen 0,6 und 0,7 g/cm3 betragen, also weit unter der Dichte von Wasser. Auch die Masse dürfte in diesem Fall wesentlich kleiner sein und wird auf 1,33 · 109 kg geschätzt.

Oberfläche

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Dimorphos gehört wie Didymos zu den S-Typ-Asteroiden,[4] seine Absolute Helligkeit beträgt 21,4 ± 0,2 mag.

Der Mond besitzt einen länglich-ovalen Körper, der mit Felsblöcken übersät ist. Dass keine Krater erkennbar sind;[20] weist auf die lockere Struktur eines Rubble Piles hin.

Fünf Felsblöcke (saxa) sind am 25. Januar 2023 von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) offiziell benannt worden, gemäß der USGS-Nomenklatur alle nach traditionellen Trommeln aus mehreren Kulturen. Sie haben Durchmesser von maximal etwa 10 Metern:[21]

Liste der benannten Felsblöcke auf Dimorphos
Name Durchmesser (km) Koordinaten Namensherkunft
Atabaque Saxum 0,01 - 10,60° Zentrum Länge / 253,20° Zentrum Breite Atabaque, brasilianische Röhrentrommel
Bodhran Saxum 0,01 - 7,00° Zentrum Länge / 264,50° Zentrum Breite Bodhrán, irische Rahmentrommel
Caccavella Saxum 0,00 - 8,20° Zentrum Länge / 262,10° Zentrum Breite Caccavella, auch Putipù, süditalienische Reibtrommel
Dhol Saxum 0,01 + 6,00° Zentrum Länge / 193,00° Zentrum Breite Dhol, indische Röhrentrommel
Pūniu Saxum 0,00 - 2,60° Zentrum Länge / 239,80° Zentrum Breite Pūniu, auch Kilu, hawaiianische kleine Trommel

Erforschung

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Nach seiner Entdeckung ließ sich das Didymos-Dimorphos-System auf Fotos bis zum 11. April 1996 zurückgehend identifizieren und so seine Umlaufbahn genauer berechnen. Seither wurden die beiden Himmelskörper durch verschiedene erdbasierte Teleskope wie dem Very Large Telescope beobachtet. Im Januar 2023 lagen 3120 Beobachtungen über einen Zeitraum von 27 Jahren vor.[9][22] (Stand: 14. Februar 2023)

Am 24. November 2021 startete die NASA und das Applied Physics Laboratory eine Penetrator-Raumsonde Richtung Dimorphos als Teil ihres Double Asteroid Redirection Test (DART)-Programms, was wiederum ein Teil des Asteroid Impact & Deflection Assessment (AIDA)-Programms ist. DART war das erste Experiment im Weltraum, das eine Asteroiden-Umlenkung zum Ziel hatte, um eine Methode zu finden, die Erde vor potentiell gefährlichen Asteroiden (PHA) zu schützen. Nach einer Reisezeit von 10 Monaten schlug der ca. 570 kg schwere Impaktor am 26. September 2022 mit einer Geschwindigkeit von etwa 22.530 km/h auf Dimorphos ein.

Die Kollision verminderte erfolgreich die Umlaufzeit des Mondes um 32 ± 2 Minuten[23] und warf Material von über einer Million Kilogramm aus, welches einen Staubdom entstehen ließ, der das Didymos-System vorübergehend erhellte und schließlich zu einem bis zu 30.000 km langen Staubschweif anwuchs, der noch mehrere Monate lang erhalten blieb.[24][25][26] Vom DART-Einschlag wird erwartet, dass er eine globale Erneuerung der Oberfläche und eine Verformung von Dimorphos zur Folge hatte; die Größe des Einschlagskraters dürfte mehrere 10 Meter aufweisen.[27][28] Der Einschlag versetzte den Mond wahrscheinlich in eine chaotisch taumelnde Rotation, welche ihn den Gezeitenkräften von Didymos aussetzt, bevor Dimorphos über mehrere Jahrzehnte hinweg in den synchronen Orbit zurückkehren wird.[7][29][30]

Fünfzehn Tage vor dem Einschlag klinkte die Sonde den LICIACube aus, einen erstmals von der Italienischen Weltraumagentur bedienten 6U-CubeSat, welcher den Einschlag und die daraus resultierte Staubfahne während eines nahen Vorbeiflugs am Didymos-Dimorphos-System in kurzen Intervallen fotografierte. Raumsonden und Observatorien wie Hubble, James Webb, Lucy, SAAO und ATLAS nahmen den Staubschweif ebenfalls auf, der dem System die darauf folgenden Tage hinterher folgte.

Als Teil der Hera-Mission (ebenfalls Teil des AIDA-Programms) startete inzwischen die Europäische Weltraumorganisation (ESA) eine weitere Raumsonde inklusive 2 CubeSats zum Didymos-Dimorphos-System im Oktober 2024, um die Nachwirkungen des Einschlags weiter zu studieren. Die Sonde soll am 28. Dezember 2026 im Didymos-Dimorphos-System eintreffen und dieses über sechs Monate hinweg beobachten. Für zusätzliche Aufnahmen und Messungen werden die mitgeführten CubeSats dann ausgesetzt und aktiviert werden.

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    Letztes Bild, das Didymos (vorne) und Dimorphos (oben rechts) auf einem Bild zeigt.
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    Zeitraffer der DART-Sonde: die letzten 5 ½ Minuten vor dem Einschlag.
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    Auswurfmaterial nach dem DART-Einschlag durch den sich in der Nähe befindlichen LICIACube.
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    Auswurfmaterial nach dem DART-Einschlag durch das irdische SOAR-Teleskop.
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    Auswurfmaterial nach dem DART-Einschlag durch das Hubble-Weltraumteleskop.
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    Auswurfmaterial nach dem DART-Einschlag durch das James-Webb-Weltraumteleskop.
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    Karte aller irdischen Teleskope, die den DART-Einschlag beobachteten.
 
Aufnahme von Hubble am 19. Dezember 2022, fast 4 Monate nach dem Impakt, zeigt Dimorphos umgeben von einigen Dutzend Objekten in der Größe von 1–6,7 m. Die Objekte entfernen sich vom Asteroiden mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 km/h.

Siehe auch

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Commons: Dimorphos – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d A. Cheng u.a.: Momentum Transfer from the DART Mission Kinetic Impact on Asteroid Dimorphos (PDF). Nature Portfolio, 9. Dezember 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.21203/rs.3.rs-2339073/v1).
  2. ↑ S. Naidu u.a.: Anticipating the DART Impact: Orbit Estimation of Dimorphos Using a Simplified Model. The Planetary Science Journal, Volume 3, Number 10, 1. Oktober 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.3847/PSJ/ac91c0, 2210.05101, Bibcode: 2022PSJ.....3..234N).
  3. ↑ v ≈ π*a/periode (1+sqrt(1-e²))
  4. ↑ a b c R. Nakano u.a.: NASA's Double Asteroid Redirection Test (DART): Mutual Orbital Period Change Due to Reshaping in the Near-Earth Binary Asteroid System (65803) Didymos. The Planetary Science Journal, Volume 3, Number 7, 1. Juli 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.3847/PSJ/ac7566, Bibcode: 2022PSJ.....3..148N).
  5. ↑ a b c K. R. Ramsley u.a.: DART Impact: Setting Constraints Using the Tsiolkovsky Rocket Equation (PDF). 54th Lunar and Planetary Science Conference 2023, 1. Januar 2023, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  6. ↑ a b S. P. Naidu u.a.: Radar observations and a physical model of binary near-Earth asteroid 65803 Didymos, target of the DART mission (PDF). Icarus 348/19, 21. April 2020, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.1016/j.icarus.2020.113777, Bibcode: 2020Icar..34813777N).
  7. ↑ a b H. Agrusa u.a.: The excited spin state of Dimorphos resulting from the DART impact (PDF). Icarus 370/39, 29. Juli 2021, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.1016/j.icarus.2021.114624, 2107.07996, Bibcode: 2021Icar..37014624A).
  8. ↑ D. W. E. Green: (65803) 1996 GT. IAU Circ., Nr. 8244, #2, 1. November 2003, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, Bibcode: 2003IAUC.8244....2P).
  9. ↑ a b c JPL: 65803 Didymos (1996 GT). CalTech, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  10. ↑ Wm. R. Johnston: Asteroids with Satellites – (65803) Didymos and Dimorphos. Johnston’s Archiv, 9. Oktober 2021, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  11. ↑ Target: Didymoon. ESA, 31. März 2015, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  12. ↑ Maria Temming: An asteroid’s moon got a name so NASA can bump it off its course. Science News, 29. Juni 2020, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  13. ↑ MPC: MPEC 2020-M83: (65803) Didymos I = Dimorphos. IAU, 23. Juni 2020, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  14. ↑ G. Tancredi: IAU approves name of target of first NASA and ESA planetary defence missions. IAU, 23. Juni 2020, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  15. ↑ P. Scheirich u.a.: The binary near-Earth asteroid (175706) 1996 FG3 - An observational constraint on its orbital evolution. Icarus 245/56–63, 1. Januar 2015, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.1016/j.icarus.2014.09.023, 1406.4677, Bibcode: 2015Icar..245...56S).
  16. ↑ M. Kanamaru u.a.: Thermophysical model development to simulate non-gravitational acceleration on binary asteroid (PDF). 54th Lunar and Planetary Science Conference 2023, 1. Januar 2023, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  17. ↑ Brian May helps show Hera's target asteroid may be 'dust bunny'. ESA, 30. März 2021, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  18. ↑ Y. Zhang u.a.: Creep stability of the DART/Hera mission target 65803 Didymos: II. The role of cohesion. Icarus 362, 1. Juli 2021, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.1016/j.icarus.2021.114433, Bibcode: 2021Icar..36214433Z).
  19. ↑ G. Madeira u.a.: Dynamical origin of Dimorphos from fast spinning Didymos (PDF). Icarus 394/16, 6. Januar 2023, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.1016/j.icarus.2023.115428, 2301.02121, Bibcode: 2023Icar..39415428M).
  20. ↑ O. S. Barnouin u.a.: The Geology of the Didymos System (PDF). 54th Lunar and Planetary Science Conference 2023, 1. Januar 2023, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  21. ↑ USGS: Nomenclature Search Results, Target: Dimorphos. IAU Gazetteer of Planetary Nomenclature, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  22. ↑ IAU: (65803) Didymos = 1996 GT. MPC, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  23. ↑ R. Bardan: NASA Confirms DART Mission Impact Changed Asteroid’s Motion in Space. NASA, 12. Oktober 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  24. ↑ C. Blue u.a.: SOAR Telescope Catches Dimorphos's Expanding Comet-like Tail After DART Impact. Noirlab, 3. Oktober 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  25. ↑ J. Li u.a.: Ejecta from the DART-produced active asteroid Dimorphos. Research Square, 22. November 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.21203/rs.3.rs-2292349/v1).
  26. ↑ J. Mertzdorf u.a.: Early Results from NASA's DART Mission. NASA, 15. Dezember 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  27. ↑ S. Raducan u.a.: Global-scale Reshaping and Resurfacing of Asteroids by Small-scale Impacts, with Applications to the DART and Hera Missions. American Astronomical Society: The Planetary Science Journal, Volume 3, Number 6, 1. Juni 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.3847/PSJ/ac67a7, Bibcode: 2022PSJ.....3..128R).
  28. ↑ S. Raducan u.a.: Low Strength of Asteroid Dimorphos As Demonstrated by the Dart Impact (PDF). 54th Lunar and Planetary Science Conference 2023, 1. Januar 2023, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
  29. ↑ D. Richardson u.a.: Predictions for the Dynamical States of the Didymos System before and after the Planned DART Impact. The Planetary Science Journal, Volume 3, Number 7, 14. Juli 2022, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch, 10.3847/PSJ/ac76c9, 2207.06998, Bibcode: 2022PSJ.....3..157R).
  30. ↑ A. J. Meyer u.a.: Tidal Dissipation in Didymos Following the DART Impact (PDF). 54th Lunar and Planetary Science Conference 2023, 1. Januar 2023, abgerufen am 14. Februar 2023 (englisch).
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