Hvad der skal til for at opdage små klipper i rummet

En gang hver måned, gennemsnitlig, et sted på jorden dukker en ildkugle op af ingenting og i få sekunder, kaster et blændende glimt hen over himlen, før det blæser op i en tordnende eksplosion. Det skete sidste lørdag over det sydlige Afrika, hvor en lille rumsten gik i opløsning på nattehimlen og - muligvis - spredt affald på jorden, afventer opdagelse af meteoritjægere.

På trods af deres relative frekvens, af alle de små rumsten, der har påvirket Jorden, kun tre er blevet spottet af teleskoper i løbet af de sidste timer af deres kollisionskurs med vores planet. Alle blev tilfældigt opdaget af Catalina Sky Survey, eller CSS, og tilfældigt af den samme mand:Richard Kowalski. Kowalski er en af ​​CSS's senior forskningsspecialister og en 13-årig veteran fra University of Arizona's Lunar and Planetary Laboratory.

CSS er det eneste asteroidsøgningsprogram, der er i stand til at detektere overhængende små påvirkninger, siger direktør Eric Christensen. Den 2. juni, 2018 LA registreret som en pixeleret plet på kamerasensoren på UA's 60-tommer undersøgelsesteleskop på Mount Lemmon, da det var nogenlunde samme afstand fra Jorden som Månen. Mindre end ni timer senere, 6-fods bolide eksploderede i en ildkugle på nattehimlen over det sydlige Afrika.

"En vigtig del af denne følsomhed er behandling af dataene med det samme, da de er erhvervet, og få dygtige observatører som Richard til at gennemgå dataene, og rapportere og følge op på alt nyt og potentielt interessant, "Christensen siger." Selvom vores primære direktiv fra NASA er at opdage og spore større nær-jord-objekter, vores undersøgelse er også følsom over for mindre, men tættere asteroider. "

I løbet af de sidste 20 år har CSS har opdaget omkring 8, 500 nær-jordgenstande, eller næsten halvdelen af ​​den kendte NEO -befolkning, plus mere end 100, 000 ufarlige hovedbælte-asteroider og hundredvis af kometer.

Hvorfor går langt de fleste små asteroider som 2018 LA uopdaget?

Kowalski:Himlen og solsystemet er meget store, og synsfeltet med vores teleskoper er lille i sammenligning. Derfor tager det cirka en hel måned at scanne hele den synlige himmel. Andre begrænsende faktorer er det faktum, at Jorden selv kommer i vejen, så du kun kan se bestemte dele af himlen afhængigt af hvor du er. Også, dagslys forhindrer os i at opdage noget i halvdelen af ​​tiden. Den mindste asteroide, vi opdagede, var cirka en meter på tværs. Men for så små kroppe, betingelserne skal være helt rigtige. Du ved, hvordan du nogle gange ser et fly på himlen, der er meget langt væk, men fordi solen rammer det helt rigtigt, kan du se det glimte? Spotting små asteroider er meget ens. Teleskopet skal se på det rigtige sted på himlen, hvor objektet tilfældigvis er, ligesom det bliver lyst nok til at se det. Bare på grund af deres lille størrelse, mange klipper glider igennem.

Kan du guide os gennem den proces, Catalina Sky Survey bruger til at finde asteroider nær jorden?

Kowalski:Vi arbejder systematisk; vi forsøger at dække hele den synlige himmel mindst en gang om måneden med vores 60-tommer undersøgelsesteleskop på Mount Lemmon, og mindst fire gange om måneden med vores 30-tommer Schmidt-teleskop på Mount Bigelow, som har et bredere synsfelt. Det meste af systemet er automatiseret. Hver aften, vi programmerer teleskoperne til at følge et bestemt mønster. Vi tager et 30 sekunders eksponeringsbillede af en del af himlen, derefter bevæger teleskopet sig til en tilstødende del, gør endnu en eksponering, og så videre. Efter at have afbildet 12 himmelstråler på denne måde, det går tilbage til det første felt, og den går igennem denne sekvens fire gange, spredt med 40 minutters mellemrum.

En specialiseret software slipper af med stjernerne i billedet, leder efter ting, der kunne bevæge sig, og præsenterer dem for den menneskelige observatør, der sidder i kontrolrummet. Den menneskelige øje-hjerne-kombination er bedre til mønstergenkendelse, og det er derfor, vi har mennesker til at se på hvert billede. Mange af de objekter, der er markeret af softwaren, er ægte asteroider, men nogle er artefakter forårsaget af kosmiske stråler, meget svage stjerner, satellitter eller elektronisk støj i systemet. Vi leder efter alle de ting, der ikke ser rigtigt ud, og kontrollerer dem for konsekvent bevægelse.

Inden vi begynder at arbejde hver nat, vi downloader databasen over alle kendte asteroider. Når vi finder et signal, der er et reelt objekt, vi skaber en fordøjelse, som beregner retningen og den tilsyneladende bevægelse i vores billede, og hvor meget det afviger fra den forudsagte bevægelse af hovedbælte -asteroider mellem Mars og Jupiter. Hvis vi har en ny opdagelse, der viser, at det ikke er et kendt objekt, vi sender en e -mail til Minor Planet Center i Cambridge, Massachusetts, hvor kolleger også vil foretage en række kontroller. Når deres computere har gennemgået disse kontroller, objekterne bliver angivet på siden for nærliggende jordbekræftelse, NEOCP, som alle kan få adgang til:det vil fortælle dem, hvor de skal rette deres teleskoper. Hele processen, fra det tidspunkt der viser sig noget på min skærm til det bliver offentliggjort, tager kun cirka 10 minutter.

Hvor mange nye asteroider opdages på denne måde?

Kowalski:Vores nuværende opdagelseshastighed kan variere fra et objekt pr. Nat til op til 20. Vores rekord for en enkelt nat ligger et sted omkring 30. Min personlige rekord er 21 på en nat. Det var bare et par uger siden. Med vores nye kameraer, vi dækker så meget af himlen, og vi er så effektive til processen, at vi typisk gennemsnitligt ligger mellem otte til 10 pr. nat, som varierer i størrelse fra 1-2 meter op til så meget som en kilometer i diameter. Men de større er ret sjældne. Mest gennemsnitlige fra 10 til 50 meter, og næsten alle disse er ufarlige - de vil ikke ramme Jorden på noget tidspunkt snart.

Apropos risiko, hvor farlige er små asteroider som 2018 LA?

Kowalski:I tilfælde af en lille krop som 2018 LA, vi ved, at hvis det taber meteoritter, de bliver små stykker, knytnæve i størrelse ned til småsten, og resten bliver til støv og damp. I den store ordning af ting, asteroider i den kategori udsendte et lysshow, men de er ikke farlige på nogen måde. Da objektet smækker i atmosfæren, klippen bremser så hurtigt, at bagsiden bevæger sig hurtigere end fronten, og trykket bliver for højt til, at materialet forbliver intakt. Derfor eksploderer de som ildkugler. Der er meget energiproduktion på grund af deres hastighed og den resulterende friktion.

Hvad bestemmer, om en asteroide vil brænde op i atmosfæren eller falde til jorden?

Kowalski:Kort sagt:retning, hastighed og hvad den er lavet af. Også, objektets bane:Hvis det rammer jorden direkte på, det går sandsynligvis meget hurtigt, titalls kilometer i sekundet. Disse objekter er meget mindre tilbøjelige til at overleve posten, medmindre de er meget store. På den anden side, hvis en asteroide indhenter jorden bagfra, det kunne komme meget langsomt ind, og derfor kunne være mindre og stadig nå overfladen. Nogle meteoritter er meget sprøde, og dem har en tendens til at gå meget let op i damp og støv, mens andre bogstaveligt talt er kerner af jern fra en anden asteroide. De har meget større chance for at nå jorden.

Hvor meget ved du om en asteroide, når du har opdaget den?

Kowalski:Vi foretager ingen vurdering af fysiske egenskaber. Når vi opdager genstande nær Jorden, vi påpeger dem kun, så andre grupper og amatører kan foretage opfølgende observationer for at finde ud af, for eksempel, hvor hurtigt de roterer, hvad de er lavet af og sådan noget. En gang imellem, du vil høre konspirationsteoretikere sige, at vi bevidst ikke ville fortælle offentligheden, hvis vi opdagede en stor og potentielt farlig kolliderer på et kollisionskurs med jorden. Sandheden er, hvert objekt ser stort set det samme ud, det er bare en grå prik på skærmen for mig. Jeg ved ikke på nogen måde, om det kommer til at ramme, eller hvad det er lavet af, osv. Selve processen med at opdage disse objekter og den korte tid sikrer, at oplysningerne straks kommer ud. Vi vil have offentligheden involveret, og vi ønsker at nå så mange mennesker med teleskoper som muligt, fordi de flere opfølgende observationer vi kan sprede ud over tiden, jo mere præcist vi kan forudsige, hvor disse ting kan falde ned.

Hvordan fandt du ud af, at med 2018 LA, du havde opdaget en anden asteroide, der endte med at påvirke Jorden?

Kowalski:Jeg arbejder typisk indtil daggry, og jeg sover ikke særlig godt på bjerget, så jeg pendler hjem hver morgen. Jeg vidste ikke, at det ville påvirke, før jeg vågnede næste morgen. Ofte er jeg den sidste der ved det. Vores team af observatører gør det samme arbejde - på udkig efter disse påvirkende asteroider - så at opdage dem er ikke en stor overraskelse. Det, der var en stor overraskelse, var, at jeg tilfældigvis var den, der opdagede alle tre observerede påvirkninger. Min kone foreslog, at jeg ville forkæle mig selv med en stor T-bone bøf den dag for at fejre, og det var hvad jeg gjorde.