„Lucy“ entdeckt einen Doppelmond am Asteroiden Dinkinesh

In Vorbereitung des Vorbeiflugs beschäftigte sich Stefano Mottola intensiv mit den Lichtkurven des um seine Achse rotierenden und dabei das Sonnenlicht unterschiedlich stark reflektierenden Asteroiden. „Der Verlauf dieser Lichtkurven war für einen normal rotierenden Körper ungewöhnlich“, so Mottola weiter. „Ein Begleiter von Dinkinesh war deshalb denkbar. Aber dass es ein Doppelkörper, ein ‚contact binary‘ sein würde, hat uns total überrascht“. Die Ergebnisse des Lucy-Vorbeiflugs wurden jetzt im Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht. Lucy ist eine Mission im Discovery-Programm der NASA, die am 16. Oktober 2021 gestartet ist. Ihr Hauptziel sind Asteroiden auf der Jupiterbahn, sogenannte Trojaner, die dem Planeten an zwei Librations- oder Lagrangepunkten 60 Winkelgrad vorauseilen beziehungsweise nachfolgen. Mehrere davon werden zunächst 2027 und 2028 untersucht werden, und noch einmal ab 2033 beobachtet werden. Die Mission ist nach einem drei Millionen Jahre alten fossilen Skelett eines Urmenschen benannt, das 1974 in Äthiopien ausgegraben wurde.

Idealer Techniktest mit „wissenschaftlichem Begleitprogramm“

Ursprünglich war 2023 kein Asteroiden-Vorbeiflug geplant. Doch Dr. Raphael Marschall, Mitglied im Lucy-Team, suchte intensiv nach einer Vorbeifluggelegenheit im inneren Asteroiden-Hauptgürtel und war im Januar 2023 erfolgreich. Der damals noch als 1998 VD 57 bezeichnete Asteroid erhielt im gleichen Jahr den Amharischen Namen Dinkinesh („Du bist fabelhaft“) und würde mit geringen Bahnänderungen einen Nahvorbeiflug in 431 Kilometer Distanz ermöglichen. Vor allem konnte er in einer Fluggeometrie erfolgen, die ähnlich den geplanten Asteroiden-Vorbeiflügen während der eigentlichen Mission bei den Trojanern des Jupiter sein würde. Das eröffnete die Möglichkeit, das Terminal-Tracking-System zu testen, also die finale, autonome Erfassung der Entfernung zu den Asteroiden und dadurch ein optimale Zielen darauf. Außerdem konnten die Instrumente von Lucy einem echten experimentellen Test unterzogen werden. Sowohl die wissenschaftlichen als auch die technischen Ziele wurden vollumfänglich erreicht.

Der Vorbeiflug mit Lucy erfolgte in einer Geschwindigkeit von 4,5 Kilometern pro Sekunde relativ zu Dinkinesh in einer Erdentfernung von rund 470 Millionen Kilometern. Wegen der langen Datenlaufzeit zur Erde von 26 Minuten war eine Steuerung der Manöver in Echtzeit nicht möglich. Alle Abläufe wurden zuvor programmiert und liefen vollautomatisch ab. Die mit der L’LORRI-Kamera aufgenommenen 48 Bilder zeigen Details von 10 bis 2,2 Metern pro Bildpunkt (Pixel).

Kleiner Asteroid mit komplexer Vergangenheit

Dinkinesh präsentiert sich darauf als überraschend komplexer Kleinkörper. Am auffallendsten ist eine Furche, die sich auf der fotografierten Seite Dinkineshs zu beiden Seiten des Äquators in Richtung der Pole erstreckt, sowie ein wulstartiger Bergrücken entlang des Äquators. Der längliche Trog wird als sichtbarer Beweis für den Ursprung der begleitenden Binärkörper interpretiert. Das Material, das dort fehlt, wurde bei einem strukturellen Bruch von Dinkinesh herausgerissen, bildete zunächst einen Ring um den Planetoiden, aus dem die beiden Teilkörper von Selam entstanden. Die Ausbeulung entlang des Äquators könnte durch übriges Material entstanden sein, das aus dem Ring zurückgefallen ist.

Das Lucy-Team diskutiert in der jetzt erschienenen Publikation aber auch Varianten dieses Szenarios. Allen Interpretationen liegt ein besonderer Effekt zugrunde, der bei kleinen Asteroiden von weniger als fünf Kilometer Durchmesser eine interessante Rolle spielt: der sogenannte YORP-Effekt. Er ist benannt nach den Anfangsbuchstaben der Wissenschaftler Yarkovsky, O’Keefe, Radzievskii und Paddack, die das Konzept vorhergesagt, berechnet und später auch gemessen und bewiesen haben: Sonnenlicht erwärmt die Oberfläche und regt damit das Emittieren von Wärmestrahlung an. Die Photonen der – auch noch in der „Asteroidennacht“ – emittierten Infrarotstrahlung üben trotz winzigster Masse ein kleines Momentum auf eine Oberfläche aus, was über viele Jahrmillionen Veränderungen bei der Orientierung der Rotationsachse und/oder der Rotationsgeschwindigkeit bewirkt. Dem YORP-Effekt wird eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von Begleitern kleiner Asteroiden beigemessen – wie es auch bei der Entstehung von Selam der Fall gewesen sein könnte.