Asteroide fra sjældne arter set i den kosmiske vilde

Astronomer har opdaget en asteroide, der løber gennem det indre solsystem på en eksotisk bane. Det usædvanlige objekt er blandt de første asteroider, der nogensinde er fundet, hvis kredsløb næsten udelukkende er begrænset til Venus' kredsløb. Asteroidens eksistens antyder et potentielt betydeligt antal rumsten, der buer usynligt i ukendte områder tættere på solen.

Et topmoderne kamera til himmelundersøgelse, Zwicky Transient Facility, eller ZTF, opdagede asteroiden den 4. januar, 2019. Udnævnt 2019 AQ3, objektet har det korteste "år" af enhver registreret asteroide, med en omløbsperiode på kun 165 dage. Det ser også ud til at være et usædvanligt stort asteroide eksemplar.

"Vi har fundet et ekstraordinært objekt, hvis bane næsten ikke forvilder sig ud over Venus' bane - det er en stor sag, " sagde Quanzhi Ye, en postdoc ved IPAC, et data- og videnskabscenter for astronomi hos Caltech. I kaldte 2019 AQ3 for en "meget sjælden art, " Yderligere bemærker, at "der kan være mange flere uopdagede asteroider derude som det."

ZTF er installeret på det 48-tommer Samuel Oschin-teleskop ved Palomar Observatory, beliggende omkring 122 miles sydøst for Los Angeles. Den startede sin drift i marts 2018 og har allerede observeret mere end en milliard Mælkevejsstjerner, samt over tusind supernovaer uden for Mælkevejen, og andre ekstreme forbigående kosmiske begivenheder. ZTF blev muliggjort af finansiering fra National Science Foundation (NSF). Asteroideforskning med ZTF er også direkte finansieret af NSF gennem støtte fra Ye som Caltech-postdoktor.

Et hovedvidenskabeligt mål for ZTF er at afrunde jordnære asteroider (NEA), som sammen med kometer, der summer på vores planet, er kendt som jordnære objekter (NEO'er). Forskere ved ZTF er især interesserede i at finde NEA'er mellem omkring 10 og 100 meter i diameter - ikke monstrøse i størrelse, men det kan stadig være stort nok til at påvirke en by alvorligt, hvis de kolliderer med Jorden. Af dette potentielt jordbundne sæt af rumsten, de mest bekymrende er dem, der kommer fra solens retning, som fortaber sig i blændingen og er svære at måle.

"Disse små asteroider er kun lyse nok til at blive opdaget i den korte periode, de er meget tæt på Jorden, " sagde Tom Prince, Ira S. Bowen professor i fysik ved Caltech med en fælles udnævnelse som seniorforsker ved Jet Propulsion Laboratory, administreret af Caltech for NASA, der arbejder på at finde NEO'er ved hjælp af ZTF. "I dette korte vindue, asteroiderne bevæger sig meget hurtigt, giver astronomer udfordringer med at finde og spore dem."

For at have noget håb om at lokalisere sådanne genstande, himlen skal scannes meget ofte. ZTF overvåger hele den nordlige synlige himmel hver tredje nat. Denne fremragende dækning kommer takket være dens store synsfelt, som i en enkelt eksponering, kan afbilde cirka to hundrede og tredive gange størrelsen af ​​fuldmånen. "Det store synsfelt gør ZTF til et ideelt instrument til at finde og spore sjældne objekter, såsom jordnære asteroider, " sagde Frank Masci, en Staff Scientist hos Caltech / IPAC, der fører tilsyn med og administrerer ZTFs videnskabelige databehandlingssystem, som er placeret på IPAC. "ZTF er helt klart op til spillet."

Udnyttelse af ZTF's muligheder, Ye og Wing-Huen Ip – en professor i astronomi og rumvidenskab ved Institute of Astronomy and Space Science ved National Central University i Taiwan – foreslog Twilight Survey, som leder efter asteroider, der kommer ind fra solen. Denne undersøgelse viste 2019 AQ3 og kunne give andre interessante asteroider hen ad vejen.

En historie med asteroide- og komet-succeser

At finde NEO'er, før de finder os, har længe været et stort emne hos Caltech / IPAC. Centret har ledet de videnskabelige operationer og databehandling for NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) og NEOWISE missioner siden deres opsendelse i 2009. Denne asteroidejæger har opdaget mere end 34, 000 nye asteroider, inklusive næsten 300 NEA'er. ZTF's forgænger, Palomar Transient Factory, afslørede ligeledes en række NEO'er under sin himmelundersøgelse.

"Størrelsen af ​​NEO'er estimeres bedst ved at kombinere synlige og infrarøde data, hvilket er præcis, hvad vi stræber efter at gøre her på IPAC, " sagde George Helou, Forskningsprofessor i fysik ved Caltech og administrerende direktør for IPAC. "Siden starten, IPAC har været involveret i infrarøde undersøgelser af asteroider."

Indtil nu, ZTF har logget næsten 60 nye jordnære asteroider. To af disse blev opdaget i juli 2018 få timer før de gav Jorden en ganske tæt barbering. Udnævnt 2018 NW og 2018 NX, duoen af ​​busstore asteroider piskede forbi i en afstand af omkring 70, 000 miles, eller kun en tredjedel af vejen til månen. Heldigvis, den nyfundne 2019 AQ3 udgør ingen trussel; det tætteste den nogensinde kommer på Jorden er omkring 22 millioner miles.

Opsporing af 2019 AQ3

Historien om, hvordan forskere fastslog 2019 AQ3's kredsløb, begynder med, at Ye bemærkede objektet på ZTF's billeder den 4. januar, 2019. Ye rapporterede objektet til IAU Minor Planet Center, den officielle verdensomspændende organisation, der har til opgave at indsamle data om objekter, der kredser om solen, og som ikke er hele planeter, såsom asteroider og kometer. I brugte derefter noget tid på at udvinde ZTF-billederne taget før og efter denne dato for at forbedre projektioner af asteroidens kredsløb.

To dage senere, Marco Micheli, en videnskabsmand ved European Space Agency, påpegede målets unikke for det globale astronomiske samfund. Flere andre teleskoper observeret 2019 AQ3 den 6. og 7. januar, yderligere dokumentere dets unikke karakter. En grav gennem arkiverne af Pan-STARRS 1-teleskopet ved Haleakalā-observatoriet på øen Maui, Hawaii, viste beviser for 2019 AQ3 går tilbage til 2015. Med disse data i hånden, astronomer kortlagde med sikkerhed objektets komplette vej rundt om solen.

Banen, det viser sig, er vinklet lodret, tager 2019 AQ3 over og under det fly, hvor planeterne løber deres omgange rundt om solen. I løbet af det korte år, 2019 AQ3 styrter ind i Mercury, svinger derefter op igen lige uden for Venus' kredsløb.

For nu, 2019 AQ3 er placeret blandt en ejendommelig befolkning, der normalt omtales som Atira- eller Apohele-asteroiderne, som har kredsløb inden for Jordens kredsløb. Blandt de omkring 800, 000 kendte asteroider, kun 20 eller deromkring er Atiras. Langt større antal af disse potentielt farlige rumsten menes at eksistere, imidlertid, hvis opdagelse og karakterisering er blandt motivationerne bag det foreslåede Near-Earth Object Camera (NEOCam) infrarøde rumteleskop. I øjeblikket finansieret af NASA til en udvidet konceptstudiefase, NEOCam er designet til at se tættere på solen end tidligere undersøgelser, som ville give den mulighed for at udvælge skjulte asteroider, der længe har trodset detektion.

Lær mere om kendte og nyfundne Atiras, for eksempel deres størrelser, er et yderligere mål for ZTF og dets andre instrumenter. Selvom den sande størrelse af 2019 AQ3 endnu ikke kan skelnes, begrænsede aflæsninger relateret til asteroidens lysstyrke, masse, og tæthed tyder på, at det kunne være næsten en kilometer på tværs. Hvis så, 2019 AQ3 ville stable op som et af de største medlemmer af den eksklusive Atiras-gruppe. "På så mange måder, 2019 AQ3 er virkelig en mærkelig asteroide, " sagde Ye.

At finde flere rumsten i 2019 AQ3's hals af skoven kunne give troværdighed til den langvarige idé om vulkanoider - asteroider, der myldrer inde i Merkurs kredsløb. Den hypotetiske befolknings navn stammer fra en ligeledes hypotetisk planet, Vulcan. Har ingen relation til Mr. Spocks fiktive hjemverden i Star Trek, Vulcan blev foreslået i det 19. århundrede som planeten tættest på solen, hvis tyngdekraft ville forklare anomalier målt i Merkurs bane. Albert Einsteins gravitationsramme, teorien om almen relativitet, bortforklarede disse anomalier i 1915, afviser Vulcan-formodningen.

Selvom ZTF ikke vil have evnen til at finde vulkanoider, dens iagttagelsesevne, sammen med fremtidige teleskopers, vil gøre det muligt for videnskabsmænd endelig at undersøge et ukendt område i det indre solsystem. ZTF burde dukke op med nye overraskelser, samt give gamle ideer nye chancer for at blive underbygget. "Oprindelsen af ​​Atiras er et spændende og åbent spørgsmål, " sagde Ip. "Med hvert ekstra objekt, vi kommer tættere på at formulere og teste modeller om denne oprindelse, og om vores solsystems historie."