2022年、NASAが小惑星に宇宙船を意図的に衝突させる実験を世界は熱心に見守りました。これは、小惑星が地球に接近した場合に人類がどのような防衛手段を講じられるかを試す実験でした。観測者は、この実験（Double Asteroid Redirection Test、略称DART）が小惑星の軌道変更に成功したことをすぐに察知しました。しかし、天文学者たちはさらなる知見を得て、衝突によって小惑星の形状が大きく変化した可能性があることを発見しました。
衝突した小惑星「ディモルフォス」は直径約150メートルと非常に小さく、DART探査機は秒速約6.4キロメートルという猛スピードで衝突しました。研究者たちは、ディモルフォスの構成と表面の凹凸に関する情報が限られていることを踏まえ、コンピューターモデリングを用いて衝突の影響を解明しようとしています。
結果はアニメーションで解釈され、衝突時に飛び散った物質と、残ったと思われる押しつぶされた形状が示されています。このアニメーションは欧州宇宙機関（ESA）のウェブサイトでご覧いただけます。
おすすめ動画
衝突のモデル化には、多くの未知の要因が絡むため、膨大な計算能力が必要でした。「これは計算集約的なプロセスであり、各シミュレーションの実行には約1週間半かかります。衝突後の最初の2時間を再現するために、全体で約250回のシミュレーションを実行しました」と、ベルン大学の筆頭著者であるサビーナ・ラドゥカン氏は声明で述べています。
「DART探査機の質量、小惑星のおおよその形状、軌道の偏向、衝突噴煙の大きさなど、既知の値はすべて考慮しました。一方で、岩石の密集度、密度、物質の多孔度、全体的な凝集力といった未知の要因も変化させました。また、ディモルフォスに似た隕石の物理的特性に基づいて、いくつかの合理的な仮定も立てました。」
研究者たちは数多くのシミュレーション結果を検討し、実際の実験データと最もよく一致するものを探しました。その結果、ディモルフォスが変形したのは、単一の固体ではなく、重力によって固められた小さな破片の集合体、いわゆる「ラブルパイル」であるためである可能性が高いことがわかりました。これが、DART探査機がこれほど大きな衝突を引き起こす一因となったのです。
小惑星が低重力環境にあるという事実も、状況に変化をもたらします。地球上では、物体が他の物体に衝突してクレーターを形成するほどの強度で衝突した場合、衝突によって生じた物質は一時的に舞い上がり、その後重力によって落下する傾向があります。しかし、宇宙空間では重力が小さいため、押しのけられた物質（噴出物）はより広い円錐状に舞い上がり、表面のクレーターを大きくします。
「クレーターがディモルフォス全体を包み込むほどに成長し、最終的にディモルフォスの形が完全に変わってしまった可能性が高い」とラデュカン氏は説明した。これは、欧州宇宙機関（ESA）のヘラ計画など、DARTの影響についてより深く知るためにこの小惑星を訪れる予定の将来のミッションにも影響を与える。
「その結果、ヘラはおそらくDARTが残したクレーターを発見できないでしょう。代わりに発見するのは、全く異なる天体でしょう。私たちのシミュレーションによると、ディモルフォスは衝突時に当初の空飛ぶ円盤のような形状から鈍化したようです。ディモルフォスがM&Mチョコレートに似ていたとすれば、今では一口かじられたような形になっているでしょう！」
この研究はNature Astronomy誌に掲載されている。
