Long term evolution of ejeta dynamics in the Didymos-Dimorphos system post DART-impact

This thesis investigates the long-term dynamical evolution of ejecta produced by the kinetic impact in the Didymos–Dimorphos system, as demonstrated by NASA’s DART mission. A multi-model gravitational framework is employed—including the point mass, triaxial ellipsoid, and polyhedron models—to simulate ejecta trajectories over extended periods. Three distinct ejecta cases, spanning particle diameters from 1\,cm to 10\,m, are analyzed to assess how particle size influences outcomes such as re-impact, escape, and orbital stabilization. The results underscore that high-fidelity gravitational representations (notably, the polyhedron model) are critical for accurately predicting ejecta dynamics, while simplified models tend to underestimate localized perturbations. Computational challenges in propagating long-term trajectories are also discussed, with suggestions that enhanced hardware would improve both validation and efficiency of the simulations. These findings provide valuable insights for refining kinetic impact models and developing robust planetary defense strategies.

Questa tesi si occupa di investigare l'evoluzione dinamica a lungo termine degli ejecta prodotti dall'impatto cinetico nel sistema Didymos–Dimorphos, come dimostrato dalla missione DART della NASA. Viene impiegato un framework gravitazionale multi-modello — comprensivo del modello di massa puntiforme, dell'ellissoide triassiale e del modello poliedrico — per simulare le traiettorie degli ejeta su periodi estesi. Sono analizzati tre distinti casi di materiali espulso, che coprono diametri delle particelle da 1\,cm a 10\,m, per valutare come la dimensione delle particelle influenzi gli esiti quali il ri-impatto, la fuga e la stabilizzazione orbitale. I risultati evidenziano che rappresentazioni gravitazionali ad alta fedeltà (in particolare, il modello poliedrico) sono fondamentali per prevedere con accuratezza la dinamica dell'eiettato, mentre i modelli semplificati tendono a sottostimare le perturbazioni localizzate. Vengono inoltre discusse le sfide computazionali nella propagazione delle traiettorie a lungo termine, suggerendo che un hardware potenziato potrebbe migliorare sia la validazione che l'efficienza delle simulazioni. Questi risultati forniscono preziose informazioni per affinare i modelli di impatto cinetico e sviluppare strategie di difesa planetaria efficaci.