The Zwicky Transient Facility (ZTF) is a new optical time-domain survey that uses the Palomar 48-inch Schmidt telescope. A custom-built wide-field camera provides a 47 deg$^2$ field of view and 8 second readout time, yielding more than an order of magnitude improvement in survey speed relative to its predecessor survey, the Palomar Transient Factory (PTF). We describe the design and implementation of the camera and observing system. The ZTF data system at the Infrared Processing and Analysis Center provides near-real-time reduction to identify moving and varying objects. We outline the analysis pipelines, data products, and associated archive. Finally, we present on-sky performance analysis and first scientific results from commissioning and the early survey. ZTF's public alert stream will serve as a useful precursor for that of the Large Synoptic Survey Telescope.

Deep Impact collided with comet Tempel 1, excavating a crater controlled by gravity. The comet's outer layer is composed of 1- to 100-micrometer fine particles with negligible strength (<65 pascals). Local gravitational field and average nucleus density (600 kilograms per cubic meter) are estimated from ejecta fallback. Initial ejecta were hot (>1000 kelvins). A large increase in organic material occurred during and after the event, with smaller changes in carbon dioxide relative to water. On approach, the spacecraft observed frequent natural outbursts, a mean radius of 3.0 Â± 0.1 kilometers, smooth and rough terrain, scarps, and impact craters. A thermal map indicates a surface in equilibrium with sunlight.

The Zwicky Transient Facility (ZTF), a public-private enterprise, is a new time domain survey employing a dedicated camera on the Palomar 48-inch Schmidt telescope with a 47 deg$^2$ field of view and 8 second readout time. It is well positioned in the development of time domain astronomy, offering operations at 10% of the scale and style of the Large Synoptic Survey Telescope (LSST) with a single 1-m class survey telescope. The public surveys will cover the observable northern sky every three nights in g and r filters and the visible Galactic plane every night in g and r. Alerts generated by these surveys are sent in real time to brokers. A consortium of universities which provided funding ("partnership") are undertaking several boutique surveys. The combination of these surveys producing one million alerts per night allows for exploration of transient and variable astrophysical phenomena brighter than r $\sim$ 20.5 on timescales of minutes to years. We describe the primary science objectives driving ZTF including the physics of supernovae and relativistic explosions, multi-messenger astrophysics, supernova cosmology, active galactic nuclei and tidal disruption events, stellar variability, and Solar System objects.

In situ observations show that comet Hartley 2 is an unusually hyperactive comet.

The Moon is generally anhydrous, yet the Deep Impact spacecraft found the entire surface to be hydrated during some portions of the day. Hydroxyl (OH) and water (H2O) absorptions in the near infrared were strongest near the North Pole and are consistent with <0.5 weight percent H2O. Hydration varied with temperature, rather than cumulative solar radiation, but no inherent absorptivity differences with composition were observed. However, comparisons between data collected 1 week (a quarter lunar day) apart show a dynamic process with diurnal changes in hydration that were greater for mare basalts (approximately 70%) than for highlands (approximately 50%). This hydration loss and return to a steady state occurred entirely between local morning and evening, requiring a ready daytime source of water-group ions, which is consistent with a solar wind origin.

Spitzer Space Telescope imaging spectrometer observations of comet 9P/Tempel 1 during the Deep Impact encounter returned detailed, highly structured, 5- to 35-micrometer spectra of the ejecta. Emission signatures due to amorphous and crystalline silicates, amorphous carbon, carbonates, phyllosilicates, polycyclic aromatic hydrocarbons, water gas and ice, and sulfides were found. Good agreement is seen between the ejecta spectra and the material emitted from comet C/1995 O1 (Hale-Bopp) and the circumstellar material around the young stellar object HD100546. The atomic abundance of the observed material is consistent with solar and C1 chondritic abundances, and the dust-to-gas ratio was determined to be greater than or equal to 1.3. The presence of the observed mix of materials requires efficient methods of annealing amorphous silicates and mixing of high- and low-temperature phases over large distances in the early protosolar nebula.

Abstract Images collected during NASA’s Double Asteroid Redirection Test (DART) mission provide the first resolved views of the Didymos binary asteroid system. These images reveal that the primary asteroid, Didymos, is flattened and has plausible undulations along its equatorial perimeter. At high elevations, its surface is rough and contains large boulders and craters; at low elevations its surface is smooth and possesses fewer large boulders and craters. Didymos’ moon, Dimorphos, possesses an intimate mixture of boulders, several asteroid-wide lineaments, and a handful of craters. The surfaces of both asteroids include boulders that are large relative to their host body, suggesting that both asteroids are rubble piles. Based on these observations, our models indicate that Didymos has a surface cohesion ≤ 1 Pa and an interior cohesion of ∼10 Pa, while Dimorphos has a surface cohesion of <0.9 Pa. Crater size-frequency analyzes indicate the surface age of Didymos is 40–130 times older than Dimorphos, with likely absolute ages of $$\sim$$ ~ 12.5 Myr and <0.3 Myr, respectively. Solar radiation could have increased Didymos’ spin rate leading to internal deformation and surface mass shedding, which likely created Dimorphos.

Abstract The Double Asteroid Redirection Test (DART) had an impact with Dimorphos (a satellite of the asteroid Didymos) on 26 September 2022 1 . Ground-based observations showed that the Didymos system brightened by a factor of 8.3 after the impact because of ejecta, returning to the pre-impact brightness 23.7 days afterwards 2 . Hubble Space Telescope observations made from 15 minutes after impact to 18.5 days after, with a spatial resolution of 2.1 kilometres per pixel, showed a complex evolution of the ejecta 3 , consistent with other asteroid impact events. The momentum enhancement factor, determined using the measured binary period change 4 , ranges between 2.2 and 4.9, depending on the assumptions about the mass and density of Dimorphos 5 . Here we report observations from the LUKE and LEIA instruments on the LICIACube cube satellite, which was deployed 15 days in advance of the impact of DART. Data were taken from 71 seconds before the impact until 320 seconds afterwards. The ejecta plume was a cone with an aperture angle of 140 ± 4 degrees. The inner region of the plume was blue, becoming redder with increasing distance from Dimorphos. The ejecta plume exhibited a complex and inhomogeneous structure, characterized by filaments, dust grains and single or clustered boulders. The ejecta velocities ranged from a few tens of metres per second to about 500 metres per second.

Abstract Asteroids smaller than 10 km are thought to be rubble piles formed from the reaccumulation of fragments produced in the catastrophic disruption of parent bodies. Ground-based observations reveal that some of these asteroids are today binary systems, in which a smaller secondary orbits a larger primary asteroid. However, how these asteroids became binary systems remains unclear. Here, we report the analysis of boulders on the surface of the stony asteroid (65803) Didymos and its moonlet, Dimorphos, from data collected by the NASA DART mission. The size-frequency distribution of boulders larger than 5 m on Dimorphos and larger than 22.8 m on Didymos confirms that both asteroids are piles of fragments produced in the catastrophic disruption of their progenitors. Dimorphos boulders smaller than 5 m have size best-fit by a Weibull distribution, which we attribute to a multi-phase fragmentation process either occurring during coalescence or during surface evolution. The density per km 2 of Dimorphos boulders ≥1 m is 2.3x with respect to the one obtained for (101955) Bennu, while it is 3.0x with respect to (162173) Ryugu. Such values increase once Dimorphos boulders ≥5 m are compared with Bennu (3.5x), Ryugu (3.9x) and (25143) Itokawa (5.1x). This is of interest in the context of asteroid studies because it means that contrarily to the single bodies visited so far, binary systems might be affected by subsequential fragmentation processes that largely increase their block density per km 2 . Direct comparison between the surface distribution and shapes of the boulders on Didymos and Dimorphos suggest that the latter inherited its material from the former. This finding supports the hypothesis that some asteroid binary systems form through the spin up and mass shedding of a fraction of the primary asteroid.

Abstract NASA’s Double Asteroid Redirection Test (DART) spacecraft impacted Dimorphos, the natural satellite of (65803) Didymos, on 2022 September 26, as a first successful test of kinetic impactor technology for deflecting a potentially hazardous object in space. The experiment resulted in a small change to the dynamical state of the Didymos system consistent with expectations and Level 1 mission requirements. In the preencounter paper, predictions were put forward regarding the pre- and postimpact dynamical state of the Didymos system. Here we assess these predictions, update preliminary findings published after the impact, report on new findings related to dynamics, and provide implications for ESA’s Hera mission to Didymos, scheduled for launch in 2024 October with arrival in 2026 December. Preencounter predictions tested to date are largely in line with observations, despite the unexpected, flattened appearance of Didymos compared to the radar model and the apparent preimpact oblate shape of Dimorphos (with implications for the origin of the system that remain under investigation). New findings include that Dimorphos likely became prolate due to the impact and may have entered a tumbling rotation state. A possible detection of a postimpact transient secular decrease in the binary orbital period suggests possible dynamical coupling with persistent ejecta. Timescales for damping of any tumbling and clearing of any debris are uncertain. The largest uncertainty in the momentum transfer enhancement factor of the DART impact remains the mass of Dimorphos, which will be resolved by the Hera mission.