Hay un par de cosas a tener en cuenta. 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 la energía cinética trata con el cuadrado de la velocidad. Esto significa que aunque DART tiene una velocidad negativa, aún tiene 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).
Ilustración: Rhett Allain
Usando los valores de DART y Dimorphos, esto da una velocidad final de 1,46 mm/s. Eso es el doble de la velocidad de retroceso de la colisión inelástica. Dado que la nave espacial DART se recupera, tiene un mucho mayor cambio en el impulso (pasar de positivo a negativo). Esto significa que Dimorphos también tendrá un mayor cambio en el impulso y un mayor cambio en la 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 dos extremos del espectro de colisión. La mayoría cae en algún punto intermedio, en el sentido de que los objetos no se pegan, pero la energía cinética no se conserva. Pero puede ver en los cálculos anteriores que la mejor manera de cambiar la trayectoria de un asteroide es con una colisión elástica.
Mirando las imágenes de Dimorphos después de la colisión, parece que hay al menos algo de material expulsado del asteroide. Dado que los escombros se mueven en la dirección opuesta al movimiento original de DART, parece que la nave espacial se recuperó parcialmente, lo que muestra el aumento del cambio en el impulso de Dimorphos. Eso es lo que quieres ver si tu objetivo es mover una roca espacial. Sin ningún material expulsado, tendría algo más cercano a una colisión inelástica con una velocidad de retroceso de asteroide más baja.
¿Cómo podemos medir el resultado del impacto?
Como puede ver en el ejemplo anterior, el mejor de los casos cambiaría la velocidad del asteroide en solo 1,34 milímetros por segundo. Medir un cambio de velocidad tan pequeño es todo un desafío. Pero Dimorphos tiene una característica adicional: es parte de un sistema de doble asteroide. Recuerde, está orbitando a su socio más grande, Didymos. Esa es una de las razones por las que la NASA eligió este objetivo. La clave para encontrar el efecto de una nave espacial que choca contra Dimorphos será medir su período orbital, o el tiempo que tarda el objeto en completar una órbita, y ver si ha cambiado después de la colisión.
Dimorphos orbita a Didymos de acuerdo con la misma física que hace que la luna orbite alrededor de la Tierra. Dado 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 gravitatoria haría que los dos objetos finalmente chocaran si ambos partieran del 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 absolutamente necesario) que esta órbita sea circular.