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Hay algunas cosas a considerar. Primero, después de la colisión, DART se mueve hacia atrás porque rebotó. Dado que la velocidad es un vector, eso significa que tendrá un impulso negativo en este ejemplo unidimensional.
En segundo lugar, la ecuación de energía cinética trata con la velocidad al cuadrado. Esto significa que aunque DART tiene una velocidad negativa, todavía tiene una energía cinética positiva.
Solo tenemos dos ecuaciones y dos variables, por lo que estas ecuaciones no son imposibles de resolver, pero tampoco son triviales. Esto es lo que obtendrías si hicieras los cálculos. (Si realmente quiere todos los detalles, lo tengo cubierto).
En la imagen: Rhett Allain
Con los valores para DART y Dimorphos, la velocidad final es de 1,46 mm/s. Esto es el doble de la velocidad de retroceso para la colisión inelástica. A medida que la nave espacial DART se recupera, tiene un un monton de cambio importante en el impulso (de positivo a negativo). Esto significa que Dimorphos también tendrá un mayor cambio de impulso y un mayor cambio de velocidad. Todavía es un pequeño cambio, pero el doble de algo pequeño es más grande que lo pequeño.
Las colisiones elásticas e inelásticas son solo los extremos del espectro de colisión. La mayoría están en algún punto intermedio, ya que los objetos no se pegan pero la energía cinética no se conserva. Pero puedes ver a partir de los cálculos anteriores que la mejor manera de cambiar la trayectoria de un asteroide es a través de una colisión elástica.
Mirando las imágenes de Dimorphos después de la colisión, parece que al menos parte del material fue expulsado del asteroide. Debido a que los escombros se mueven en la dirección opuesta al movimiento original de DART, la nave espacial parece haber rebotado parcialmente, mostrando el aumento en el cambio de impulso de Dimorphos. Esto es lo que quieres ver cuando tu objetivo es mover una roca espacial. Sin el material expulsado, tendría algo más parecido a una colisión inelástica con una velocidad de retroceso del asteroide más baja.
¿Cómo podemos medir el resultado del impacto?
Como puede ver en el ejemplo anterior, el mejor de los casos sería que la velocidad del asteroide cambiaría solo 1,34 milímetros por segundo. Medir un cambio tan pequeño en la velocidad es todo un desafío. Pero Dimorphos tiene una característica adicional: es parte de un sistema dual de asteroides. Recuerde que orbita alrededor de su socio más grande Didymos. Esa es una de las razones por las que la NASA eligió este objetivo. La clave para determinar el efecto de una nave espacial que impacta contra Dimorphos es medir su período orbital, o el tiempo que tarda el objeto en completar una órbita completa, y ver si cambió después de la colisión.
Dimorphos orbita a Didymos usando la misma física que hace que la luna gire alrededor de la tierra. Debido a que existe una interacción gravitacional entre ellos, Didymos atrae a Dimorphos hacia su centro de masa común, un punto mucho más cercano al centro de Didymos porque es más grande. Esta fuerza gravitacional haría que los dos objetos chocaran eventualmente si ambos se lanzaran desde el reposo. Pero ese no es el caso. En cambio, Dimorphos tiene una velocidad que es en su mayoría perpendicular a esta fuerza gravitacional, lo que hace que se mueva en una órbita alrededor del centro de masa. Es posible (pero no esencial) que esta órbita sea circular.
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