Hvordan en lysprik bliver til en asteroide

På den første dag i året 1801, Den italienske astronom Gioacchino Giuseppe Maria Ubaldo Nicolò Piazzi fandt en hidtil ukendt "lille stjerne" nær stjernebilledet Tyren. Den følgende nat observerede Piazzi igen dette nyfundne himmelobjekt, opdagede, at pletten havde ændret sin position i forhold til de nærliggende stjerner. Piazzi vidste, at rigtige stjerner var så langt væk, at de aldrig vandrede - at de altid dukkede op på himlen som faste i deres placering i forhold til hinanden. På grund af bevægelsen af ​​dette nye objekt, astronomen til kongen af ​​de to Sicilier havde mistanke om, at han havde opdaget noget meget tættere på - noget i vores solsystem. Piazzi gjorde historiens første asteroideopdagelse. Han opkaldte den efter den romerske gudinde for landbrug:Ceres.

Mens astronomer fra Piazzis æra til sidst forstod, at der var mange flere små stenede kroppe at finde, i årtier efter Ceres-opdagelsen, asteroide detektioner var få og langt imellem. Selv et halvt århundrede efter Ceres opdagelse, der var kun 15 kendte asteroider. Men som tiden gik, det samme gjorde astronomernes udstyr, teknikker og interesse for jagt på asteroider. I 1868 var antallet af kendte asteroider nået op på 100. I 1923 var det 1, 000. I dag, det er mere end en halv mio.

Som et nik til vigtigheden af ​​disse genstande, FN har udråbt den 30. juni til international asteroidedag.

De fleste asteroider er længere fra solen, end Mars er - mere end 1,5 gange længere fra solen, end Jordens bane er. Asteroider, der kommer tættere på solen end omkring 1,3 gange Jordens afstand fra solen, kaldes jordnære asteroider. Udtrykket "nær" i nær-jorden asteroide er faktisk lidt af en misvisende betegnelse, da de fleste af disse kroppe slet ikke kommer tæt på Jorden. Fra og med denne måned, mere end 16, 000 af dem kendes. Jordnære asteroider og kometer, der kommer i nærheden af ​​Jordens kredsløb, er, sammen, klassificeret som jordnære objekter, eller NEO'er.

Takket være ny teknologi, bedre søgeteknikker og et team af professionelle og dedikerede amatørastronomer på jagt efter dem, antallet af kendte NEO'er udvides med omkring fem hver aften om året.

Har du nogensinde spekuleret på, hvordan disse små himmellegemer bliver opdaget?

"Ligesom på Piazzis tid, det starter normalt med kun et lyskorn i en astronoms teleskop, sagde Paul Chodas, leder af Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien. "Selv med nogle af de mest kraftfulde optiske teleskoper på planeten med til opgave at jage asteroider, de fremstår som blot lyspletter på himlen, fordi de er så små. Når en astronom finder en plet, der bevæger sig, det er da det sjove begynder. "

Planetary Defense Coordination Office på NASAs hovedkvarter i Washington er ansvarlig for at finde, sporing og karakterisering af potentielt farlige asteroider, udsende advarsler om mulige påvirkninger, og koordinering af den amerikanske regerings planlægning for reaktion på en faktisk trussel om påvirkning. Næsten altid, en ny asteroide-detektion er høflighed af teleskoper, der er sponsoreret af NASA.

Det planetariske forsvarskontor fører tilsyn med Near-Earth Object Observation Program, som igen finansierer Catalina Sky Survey i Arizona og Panoramic Survey Telescope &Rapid Response System (Pan-STARRS) på Hawaii. Begge projekter opgraderede deres teleskoper i 2015, markant forbedring af deres opdagelseshastigheder for asteroider og objekter nær Jorden.

"Teleskoper finansieret af eksterne institutioner og endda nogle amatører er også involveret i NEO-opdagelse og udfører andet vigtigt asteroide-relateret arbejde, " sagde Chodas. "Men, på nuværende tidspunkt, Catalina og Pan-STARRS er vores mest kraftfulde instrumenter til registrering af asteroider. Mellem disse to undersøgelser, fire telesoper i alt, omkring 90 procent af alle nye NEO -opdagelser er gjort. "

I hjertet af hvert af disse undersøgelsesteleskoper er en hyper-opgraderet version af den samme slags kamerachip (kaldet CCD, eller ladekoblet enhed), der er inde i vores mobiltelefoner. Med undtagelse af nætter med for meget regn eller sne, eller flere nætter, der omgiver en fuldmåne (når måneskin kan overdøve det svage lys fra en asteroide), de dedikerede observatører af Catalina og Pan-STARRS åbner deres teleskoper hver nat, de kan finde et hul i skydækket og tage 30 sekunders eksponering efter 30 sekunders eksponering af himlen ovenover.

Undersøgelsesastronomer er på udkig efter lyspunkter, der bevæger sig i forhold til de mere fjerne og faste baggrundsstjerner. For at finde dem, de tager tre eller flere billeder af det samme område på himlen (kaldet et felt), adskilt med flere minutter. På en godnat vil en undersøgelse tage flere hundrede billeder af himlen.

Når undersøgelsesastronomer finder et lyspunkt, der ser ud til at bevæge sig hen over det samme felt i en række billeder af det samme område på himlen, de kontrollerer det i forhold til de forudsagte positioner af alle de kendte objekter i kataloget, der vedligeholdes af det NASA-sponsorerede Minor Planet Center (MPC) i Cambridge, Massachusetts. Hvis det nyfundne, bevægende lyspunkt stemmer ikke overens med den forudsagte position og bevægelse af et objekt i MPC's database over kendte asteroider og kometer, der er en god chance for, at det er en ny opdagelse – men der er mere arbejde at gøre.

Computere udfører meget af dette detekteringsarbejde, men en klog astronom dobbelttjekker også arbejdet, at sikre, at lyspunkterne ikke er en slags refleksion af en stjerne i nærheden, eller måske en defekt pixel på CCD'en. Hvis du er sikker på den potentielle rum-rock-opdagelse, astronomen sender opdagelsens koordinater (kendt som "astrometrien") til MPC's NEO-bekræftelsesside, hvor den får en midlertidig identifikator - som YL9E0A0. MPC'en beregner også en indledende (omtrentlig) kredsløb for den NEO, der stadig skal bekræftes.

CNEOS har et system kaldet Scout, som aktivt overvåger MPC-bekræftelsessiden, at hente data fra hver potentiel ny asteroideopdagelse og automatisk beregne det mulige område af fremtidige bevægelser, selv før disse objekter er blevet bekræftet som opdagelser.

"Hvis vores beregninger indikerer, at der kan komme en ny opdagelse tæt på Jorden, vi tilkalder forstærkningerne, " sagde Chodas. "NASA har et verdensomspændende netværk af astronomer, der udfører opfølgende observationer. De tager den nyeste astrometri og forsøger at finde det nye lysstykke, også. Hvis de finder det, de måler dens koordinater og sender deres opfølgende astrometri tilbage til MPC, hvor det føjes til en tabel med information om objektet. Denne opfølgning er yderst vigtig. Det hjælper virkelig med at udvide vores forståelse af en ny opdagelses kredsløb."

Normalt tager det to til tre nætters observationer, før der er indsamlet nok information om en ny opdagelse til, at MPC kan verificere, at en lysprik faktisk er et objekt nær Jorden. Når denne forvandling sker, MPC fjerner det fra sin bekræftelsesside og erstatter dets midlertidige tag med et mere permanent navn, som altid starter med det år, det blev opdaget, og derefter en alfanumerisk kode, der angiver den halve måneds opdagelse og rækkefølgen inden for den halve måned. MPC'en genererer derefter en Minor Planet Electronic Circular, som indeholder al kendt astrometri og objektets foreløbige kredsløb. MPC annoncerer den nye asteroide opdagelse i en e-mail til dem, der er interesseret i den slags.

"Vi er interesserede okay, " sagde Chodas. "Og vi forbliver interesserede, selv efter en opdagelse er annonceret, fordi vi er i asteroide- og kometjagten på lang sigt. Jo mere information vi får om et himmelobjekt - ny opdagelse eller gammel - jo mere forfiner vi vores viden om dets kredsløb."

Alle de nye baner bliver automatisk opfanget af et computersystem hos JPL kaldet Sentry, hvor alle asteroider og kometer kredser inklusive dem med fremtidige nære Jord-tilgange, beregnes og påvirkningssandsynligheder vurderes dagligt.

"Mens NASA er førende inden for nær-jorden objektundersøgelse, vi hviler ikke på laurbærrene, sagde Lindley Johnson, NASA's planetariske forsvarsofficer. "Nye optiske systemer er på vej, nye computerprogrammer bliver skabt, og vi undersøger nye teknologier både på jorden og i rummet, der yderligere vil fremskynde vores opdagelse, karakterisering og orbitalanalyse af disse potentielle trusler. "