DER ASTEROID, DEN DART NEU GEPFLASTERT HAT

Als die NASA-Sonde DART am 26. September 2022 Dimorphos traf, veränderte sie die Umlaufbahn dieses kleinen Asteroiden um seinen größeren Partner Didymos. Teleskope und die kleine Sonde LICIACube beobachteten, wie eine Trümmerwolke davonflog. Der übertragene Impuls und die Form dieser Wolke deuten darauf hin, dass Dimorphos ein Geröllhaufen (rubble pile) ist: ein lockerer Haufen aus Felsbrocken und Schotter, kaum zusammengehalten.

Doch verschiedene Innenstrukturen können zu diesen Beobachtungen passen. Ein Team aus Belgien und Rumänien fragte, wohin die Trümmer danach gelangten und was das für die Mission Hera der Europäischen Weltraumorganisation bedeutet, die Ende 2026 bei dem Paar eintrifft, um das DART-Experiment zu vollenden.

Acht Millionen Teilchen und eine 580-Kilogramm-Kugel

Die Forschenden nutzten einen Code der geglätteten Teilchenhydrodynamik (smoothed particle hydrodynamics, SPH), der einen Körper in Millionen kleiner Teilchen zerlegt, die Masse tragen und aufeinander drücken – etwa 8 Millionen pro Durchlauf.

• DART wurde zu einer 580 Kilogramm schweren Aluminiumkugel, die mit 6,14 km/s entlang ihrer rekonstruierten Flugbahn einschlug.
• Dimorphos war ein Ellipsoid von etwa 177 × 151 × 116 Metern: kantige Felsbrocken von 2,2 bis 18 Metern Durchmesser, eingebettet in Schotter, der zu 45 % aus Hohlraum besteht.
• Eine zweite Version fügte im Zentrum einen 64-Meter-Felsbrocken hinzu. Die beiden Körper wiegen 3,53 und 3,79 Milliarden Kilogramm.
• Die Anziehung von Didymos in 1,2 km Entfernung und die Rotation des Paares wurden berücksichtigt. Jeder Durchlauf umfasste sechs Stunden, etwa die Hälfte eines Umlaufs von Dimorphos um Didymos.

Dreizehn Prozent hinauf, zwölf Prozent wieder hinunter

• Der Einschlag schleuderte etwa 13 % der Masse von Dimorphos fort, meist mit wenigen Zentimetern pro Sekunde.
• Etwa 12 % der Masse des Asteroiden landeten wieder auf ihm. Etwa 1 % wurde von Didymos eingefangen oder blieb an das Paar gebunden; nur etwa 0,2 % entkamen dem System.
• Rund 80 % des zurückkehrenden Materials landeten innerhalb von 30 Minuten.

Statt eines schüsselförmigen Kraters hinterließ der Einschlag eine Senke mit flachem Boden. Die zurückkehrenden Trümmer bedeckten die gesamte Oberfläche, aber ungleichmäßig: mehr als 8 Meter tief rund um den Rand der Senke, nur einige zehn Zentimeter nahe dem Antipoden, dem Punkt gegenüber dem Einschlag. Bei so schwacher Schwerkraft krümmen die Anziehung von Didymos und die Rotation des Paares die Bahnen langsamer Trümmer; ohne diese Effekte ergaben frühere Simulationen eine gleichmäßige Decke.

Große Felsbrocken durchschlugen die herabfallenden Trümmer, blieben frei liegen und schirmten den Boden hinter sich ab. Der zentrale Felsbrocken veränderte das Gesamtmuster kaum: Abseits des Randes und der Felsbrocken unterscheiden sich die Trümmerschichten der beiden Modelle in ihrer Dicke im Allgemeinen um weniger als einen Meter.

Links: Querschnitte der beiden simulierten Asteroiden vor und nach dem Einschlag (untere Reihe: mit zentralem Felsbrocken). Rechts: die Trümmerdecke des gleichförmigen Modells von vier Seiten (gelb: herabgefallene Trümmer; blau: weniger als 20 cm). — Abbildung 1, Raducan et al. (2026), arXiv:2610.35718.

Schwerkraft mit neuen Unebenheiten

Vor dem Einschlag bestimmte die Form des Asteroiden das Muster seiner Oberflächenschwerkraft. Danach bewegt sich das Gesamtbild kaum, doch es treten lokale Veränderungen auf, die etwa 0,004 Millimeter pro Quadratsekunde erreichen (Schwerkraft gemessen als die Geschwindigkeit, die ein fallen gelassener Gegenstand pro Sekunde hinzugewinnt) – rund 10 % der lokalen Schwerkraft vor dem Einschlag. Die neuen Unebenheiten stammen vor allem von metergroßen Felsbrocken: Langsamer herausgeschleudert als der Schotter, bleiben sie eher auf dem Asteroiden, und der Einschlag gräbt auch vergrabene aus.

Und der verborgene 64-Meter-Felsbrocken? Er macht die Schwerkraft überall stärker, einfach weil der Körper schwerer ist, hinterlässt aber kein verräterisches Muster – außer an einer Stelle. Innerhalb der Senke hat das Ausgraben die Oberfläche rund 20 Meter näher an ihn herangebracht. Im Vergleich zu einem Körper gleicher Form und gleichmäßiger Dichte (eine Bouguer-Anomalie) ist die Schwerkraft dort etwa 10 % höher – andere 10 % als die oben genannten, die den Asteroiden vor und nach dem Einschlag verglichen –, ein Signal, das im gleichförmigen Modell fehlt.

Simulierte Oberflächenschwerkraft vor (oben) und sechs Stunden nach dem Einschlag (Mitte) sowie die Veränderung (unten), ohne (links) und mit (rechts) zentralem Felsbrocken; das Kreuz markiert die Einschlagstelle. — Abbildung 3, Raducan et al. (2026), arXiv:2610.35718.

Was Heras Instrumente erwartet

Hera wird Form und Masse des Paares messen. Ihr kleiner CubeSat Juventas wird Dimorphos mit einem Niederfrequenzradar, JuRa, untersuchen und nach der Landung mit dem Gravimeter GRASS die lokale Schwerkraft messen. Die Kamera HyperScout-H wird die Oberfläche in schmalen Lichtbändern zwischen 0,65 und 0,95 Mikrometern aufnehmen.

• Farben. Reflektiertes Licht erfasst nur die obersten wenigen Mikrometer (Tausendstel Millimeter) einer Oberfläche, und selbst die dünnsten vorhergesagten Ablagerungen sind dicker: In den Farben von HyperScout-H könnte der größte Teil von Dimorphos frisch erneuert aussehen und DARTs Trümmer zeigen statt der Oberfläche, die vorher da war. Die alte Oberfläche überdauert höchstwahrscheinlich nahe dem Antipoden und neben schützenden Felsbrocken.
• Schwerkraft. Die vorhergesagten Veränderungen sind etwa hundertmal größer als das, was GRASS erfassen kann. Nahe Felsbrocken und ungleichmäßig verteilte Trümmer können sowohl die Stärke als auch die Richtung der gemessenen Anziehung verschieben.
• Tiefe. Das tiefe Innere lässt sich innerhalb der Senke am leichtesten erfassen. Doch eine einzige Stelle steht vielleicht nicht für den ganzen Asteroiden, und die Schwerkraft allein kann oberflächennahe Felsbrocken nicht von tief liegenden trennen: Das Radar, das ins Innere blickt, muss diese Lücke schließen.

Sechs Stunden, zwei Extreme

Dies sind zwei extreme Versionen von Dimorphos, nicht die echte; beide sind schwerer als eine neuere, aus seiner Bewegung abgeleitete Schätzung von etwa 2,7 Milliarden Kilogramm. Die Schichtdicken setzen voraus, dass der herabgefallene Schotter 20 % weniger dicht ist als zuvor; ist er lockerer, sind die Schichten dicker als angegeben. Und wenn die Simulation nach sechs Stunden endet, kreisen die letzten 6 % der Trümmer noch um das Paar, auf Bahnen, die erst nach Tagen bis Wochen enden könnten.