DART의 소행성 충돌 여파에 관한 ESO 망원경

ESO의 VLT(Very Large Telescope)를 사용하여 천문학자 두 팀이 NASA의 DART(Double Asteroid Redirection Test) 우주선과 소행성 Dimorphos 사이의 충돌 후유증을 관찰했습니다. 제어된 충격은 행성 방어의 시험이었지만 천문학자들에게 방출된 물질로부터 소행성의 구성에 대해 더 많이 알 수 있는 독특한 기회를 주기도 했습니다.

2022년 9월 26일 DART 우주선은 소행성 편향 능력에 대한 통제된 테스트에서 소행성 Dimorphos와 충돌했습니다. 충돌은 지구에서 1,100만 킬로미터 떨어진 곳에서 발생했으며, 많은 망원경으로 자세히 관찰할 수 있을 만큼 가깝습니다. 칠레에 있는 ESO의 VLT의 4개의 8.2미터 망원경 모두 충돌의 여파를 관찰했으며 이러한 VLT 관측의 첫 번째 결과가 이제 두 개의 논문으로 발표되었습니다.

“소행성은 우리 태양계의 모든 행성과 달이 만들어진 가장 기본적인 유물 중 일부입니다.” 영국 에든버러 대학의 박사 과정 학생이자 연구 중 하나의 공동 저자인 Brian Murphy는 말합니다. 따라서 DART의 충돌 후 방출된 물질 구름을 연구하면 태양계가 어떻게 형성되었는지 알 수 있습니다. “소행성 사이의 충돌은 자연적으로 발생하지만 사전에 알 수는 없습니다.”라고 에든버러 대학의 천문학자이자 기사 중 하나의 수석 저자인 Cyrielle Opitom은 계속합니다. “DART는 거의 실험실에서처럼 제어된 영향을 연구할 수 있는 정말 좋은 기회입니다.”

Opitom과 그녀의 팀은 ESO의 VLT에서 MUSE(Multi Unit Spectroscopic Explorer) 기기를 사용하여 한 달 동안 잔해 구름의 진화를 추적했습니다. 그들은 방출된 구름이 충돌 전의 소행성 자체보다 더 푸르다는 것을 발견했는데, 이는 구름이 매우 미세한 입자로 만들어질 수 있음을 나타냅니다. 충돌 후 몇 시간과 며칠 동안 다른 구조가 개발되었습니다. 덩어리, 나선 및 태양 복사에 의해 밀려난 긴 꼬리. 나선과 꼬리는 초기 구름보다 더 붉었으므로 더 큰 입자로 만들어질 수 있습니다.

MUSE는 Opitom의 팀이 구름에서 나오는 빛을 무지개와 같은 패턴으로 분해하고 다른 가스의 화학적 지문을 찾을 수 있도록 했습니다. 특히 그들은 충격으로 노출된 얼음에서 나오는 산소와 물을 찾았다. 그러나 그들은 아무것도 찾지 못했습니다. “소행성은 상당한 양의 얼음을 포함할 것으로 예상되지 않으므로 물의 흔적을 감지하는 것은 정말 놀라운 일이었습니다.”라고 Opitom은 설명합니다. 그들은 또한 DART 우주선의 추진체 흔적을 찾았지만 아무것도 찾지 못했습니다. 그녀는 “추진 시스템에서 탱크에 남아 있는 가스의 양이 크지 않을 것이기 때문에 우리는 그것이 쉽지 않다는 것을 알고 있었습니다. 게다가 일부는 MUSE로 감지하기에는 너무 멀리 이동했을 것입니다. 우리가 관찰하기 시작할 때까지.”

영국 Armagh Observatory and Planetarium의 천문학자인 Stefano Bagnulo가 이끄는 또 다른 팀은 DART 충돌이 소행성의 표면을 어떻게 변경했는지 연구했습니다.

“우리가 태양계의 물체를 관찰할 때 우리는 부분적으로 편광되는 표면이나 대기에 의해 산란되는 햇빛을 보고 있습니다.”라고 Bagnulo는 설명합니다. 이것은 광파가 무작위가 아닌 원하는 방향을 따라 진동한다는 것을 의미합니다. “우리와 태양에 대한 소행성의 방향에 따라 편광이 어떻게 변하는지 추적하면 표면의 구조와 구성이 드러납니다.”

Bagnulo와 그의 동료들은 VLT에서 FORS2(FOcal Reducer/low Dispersion Spectrograph 2) 장비를 사용하여 소행성을 모니터링했으며 충돌 후 양극화 수준이 갑자기 떨어지는 것을 발견했습니다. 동시에 시스템의 전반적인 밝기가 증가했습니다. 한 가지 가능한 설명은 충돌로 인해 소행성 내부에서 더 깨끗한 물질이 노출되었다는 것입니다. “아마도 충돌에 의해 발굴된 물질은 태양풍과 태양 복사에 노출되지 않았기 때문에 본질적으로 표면의 물질보다 더 밝고 편광이 덜 되었을 것입니다.”라고 Bagnulo는 말합니다.

또 다른 가능성은 충격으로 표면의 입자가 파괴되어 훨씬 더 작은 입자가 파편 구름 속으로 방출된다는 것입니다. Armagh Observatory and Planetarium의 박사 과정 학생인 Zuri Gray는 “우리는 특정 상황에서 더 작은 조각이 빛을 반사하는 데 더 효율적이고 편광하는 데 덜 효율적이라는 것을 알고 있습니다.”라고 설명합니다.

Bagnulo와 Opitom이 이끄는 팀의 연구는 서로 다른 기기가 함께 작동할 때 VLT의 잠재력을 보여줍니다. 실제로 MUSE와 FORS2 외에도 다른 두 개의 VLT 장비에서 영향의 여파가 관찰되었으며 이러한 데이터에 대한 분석이 진행 중입니다. “이 연구는 NASA가 소행성에 충돌했을 때 독특한 기회를 이용했습니다.”라고 Opitom은 결론지었습니다. 소행성의 성질을 이해합니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230321112605.htm