Gaia vender blikket mod asteroidejagt

Selvom de er bedst kendt for sine undersøgelser af stjernerne og kortlægning af Mælkevejen i tre dimensioner, ESA's Gaia har mange flere strenge til sin bue. Blandt dem, dets bidrag til vores forståelse af asteroiderne, der dækker solsystemet. Nu, for første gang, Gaia leverer ikke kun information, der er afgørende for at forstå kendte asteroider, den er også begyndt at lede efter nye, tidligere ukendt for astronomer.

Siden det begyndte videnskabelige operationer i 2014, Gaia har spillet en vigtig rolle i forståelsen af ​​solsystemets objekter. Dette var aldrig hovedmålet for Gaia – som kortlægger omkring en milliard stjerner, omkring 1 % af stjernepopulationen i vores galakse – men det er en værdifuld bivirkning af dets arbejde. Gaias observationer af kendte asteroider har allerede leveret data, der er brugt til at karakterisere disse klippelegemers baner og fysiske egenskaber mere præcist end nogensinde før.

"Alle de asteroider, vi har studeret indtil nu, var allerede kendt af astronomisamfundet, " forklarer Paolo Tanga, Planetforsker ved Observatoire de la Côte d'Azur, Frankrig, ansvarlig for behandlingen af ​​solsystemobservationer.

Disse asteroider blev identificeret som pletter i Gaia-dataene, der var til stede på et billede og forsvundet i et taget kort tid senere, tyder på, at de i virkeligheden var objekter, der bevægede sig mod de fjernere stjerner.

Når først identificeret, bevægelige objekter fundet i Gaia-dataene matches med kendte asteroidebaner for at fortælle os, hvilken asteroide vi kigger på. "Nu, " fortsætter Tanga, "for første gang, vi finder objekter i bevægelse, der ikke kan matches med nogen katalogiseret stjerne eller asteroide."

Processen med at identificere asteroider i Gaia-dataene begynder med et stykke kode kendt som Initial Data Processing (IDT)-softwaren – som i vid udstrækning blev udviklet på universitetet i Barcelona og kører på databehandlingscentret ved European Space Astronomy Center (ESAC) ), ESA's etablering i Spanien.

Denne software sammenligner flere målinger taget af det samme område og udskiller objekter, der er observeret, men som ikke kan findes i tidligere observationer af området. Disse er sandsynligvis ikke stjerner, men i stedet, solsystemobjekter, der bevæger sig hen over Gaias synsfelt. Når først fundet, afvigelserne behandles af en softwarepipeline i Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) datacenter i Toulouse, Frankrig, som er dedikeret til solsystemobjekter. Her, kilden er krydsmatchet med alle kendte mindre kroppe i solsystemet, og hvis der ikke findes nogen match, så er kilden enten en helt ny asteroide, eller en, der kun er skimtet før og aldrig har fået sin bane nøjagtigt karakteriseret.

Selvom test har vist, at Gaia er meget god til at identificere asteroider, der har hidtil været betydelige barrierer for at opdage nye. Der er områder på himlen så overfyldte, at det gør IDT's arbejde med at matche observationer af den samme stjerne meget vanskeligt. Når den ikke gør det, et stort antal uoverensstemmelser ender i solsystemets objektrørledning, at forurene dataene med falske asteroider og gøre det meget vanskeligt at opdage nye.

"I begyndelsen, vi var skuffede, da vi så, hvor rodet dataene var med uoverensstemmelser, " forklarer Benoit Carry, Observatoire de la Côte d'Azur, Frankrig, hvem er ansvarlig for at udvælge Gaia alarmkandidater. "Men vi har fundet på måder at filtrere disse uoverensstemmelser fra, og de virker! Gaia har nu fundet en asteroide, der knap nok er observeret før."

Den pågældende asteroide, kaldet Gaia-606, blev fundet i oktober 2016, da Gaia-data viste en besvimelse, bevægende kilde. Astronomer gik straks i gang og var i stand til at forudsige den nye asteroides position set fra jorden over en periode på et par dage. Derefter, ved Observatoire de Haute Provence (Sydfrankrig), William Thuillot og hans kolleger Vincent Robert og Nicolas Thouvenin (Observatoire de Paris/IMCCE) var i stand til at pege et teleskop mod de forudsagte positioner og vise, at dette faktisk var en asteroide, der ikke matchede kredsløbet for noget tidligere katalogiseret solsystemobjekt.

Imidlertid, på trods af at den ikke er til stede i noget katalog, en mere detaljeret kortlægning af den nye bane har vist, at der allerede eksisterer nogle sparsomme observationer af objektet. Dette er ikke ualmindeligt med nye opdagelser, hvor som med Gaia-606 (nu omdøbt til 2016 UV56), objekter, der først ser ud til at være helt nye, viser sig at være gensyn af objekter, hvis tidligere observationer ikke var tilstrækkelige til at kortlægge deres baner.

"Dette var virkelig en asteroide, der ikke findes i noget katalog, og det er et spændende fund!" forklarer Thuillot. "Så selvom vi ikke kan påstå, at dette er den første sande asteroide-opdagelse fra Gaia, det er tydeligvis meget tæt på og viser, hvor tæt vi er på at finde et aldrig før set solsystemobjekt med Gaia."

Gaia-606 blev fundet i hovedasteroidebæltet, hvilket ikke er overraskende i betragtning af hvor mange asteroider der findes der. Imidlertid, Gaia leverer også data fra dele af himlen, der ikke er observeret i vid udstrækning af eksisterende jordbaserede undersøgelser, hvilket giver den mulighed for at finde asteroider i områder, hvor andre ikke ville se. Et sådant område er et område tæt på solen set fra Jorden. Observationer foretages fra Jorden om natten, når vinklen mellem enhver kilde og solen er ret stor, mens Gaia kan foretage observationer når som helst og dermed observere objekter meget tættere på solen. Dette giver Gaia det spændende potentiale til at observere asteroider, der kredser inden for Jordens kredsløb – disse er kendt som Atira-asteroider og kun seksten er i øjeblikket kendt.

Gaia har også potentialet til at gøre opdagelser på høje ekliptiske breddegrader. Ikke fordi jordbaserede undersøgelser af solsystemobjekter ikke kan observere dér, men fordi de plejer at lade være. Langt de fleste asteroider findes i det ekliptiske plan og, som resultat, det er her, de fleste undersøgelser koncentrerer deres indsats. Gaia har ingen sådanne fordomme og scanner hele himlen, giver det potentialet til at opdage nye asteroider i de mindre overfyldte områder, som andre undersøgelser savner.

"Mens Gaias primære rolle i solsystemvidenskaben fortsat er dens evne til at karakterisere bevægelsen og fysiske egenskaber af kendte asteroider, det har nu vist, at det også kan spille en rolle i at finde nye, tilføjer til sit stadigt ekspanderende katalog af solsystemobjekter, " slutter Tanga.