science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Planetoïde van zeldzame soorten waargenomen in de kosmische wildernis

Krediet:Zwicky Transient Facility

Astronomen hebben een asteroïde ontdekt die in een exotische baan door het binnenste zonnestelsel cirkelt. Het ongewone object is een van de eerste asteroïden die ooit zijn gevonden en waarvan de baan bijna volledig binnen de baan van Venus is beperkt. Het bestaan ​​van de asteroïde duidt op potentieel aanzienlijke aantallen ruimterotsen die ongezien bogen in onbekende gebieden dichter bij de zon.

Een state-of-the-art camera voor het onderzoeken van de lucht, de Zwicky Transient Facility, of ZTF, ontdekte de asteroïde op 4 januari, 2019. Aangewezen 2019 AQ3, het object heeft het kortste "jaar" van alle geregistreerde asteroïden, met een omlooptijd van slechts 165 dagen. Het lijkt ook een ongewoon groot asteroïde exemplaar te zijn.

"We hebben een buitengewoon object gevonden waarvan de baan nauwelijks buiten de baan van Venus komt - dat is een groot probleem, " zei Quanzhi Ye, een postdoctoraal onderzoeker bij IPAC, een data- en wetenschapscentrum voor astronomie bij Caltech. Ye noemde 2019 AQ3 een "zeer zeldzame soort, " verder opmerkend dat "er misschien nog veel meer onontdekte asteroïden zijn die het leuk vinden."

ZTF is geïnstalleerd op de 48-inch Samuel Oschin-telescoop van het Palomar-observatorium, gelegen op ongeveer 122 mijl ten zuidoosten van Los Angeles. Het begon zijn operaties in maart 2018 en heeft al meer dan een miljard Melkwegsterren waargenomen, evenals meer dan duizend supernova's buiten de Melkweg, en andere extreme voorbijgaande kosmische gebeurtenissen. ZTF is mogelijk gemaakt door financiering van de National Science Foundation (NSF). Asteroïde-onderzoek met ZTF wordt ook rechtstreeks gefinancierd door NSF via ondersteuning van Ye als postdoctoraal onderzoeker van Caltech.

Een belangrijk wetenschappelijk doel van ZTF is het afronden van bijna-aarde-asteroïden (NEA's), die samen met kometen die onze planeet zoemen, bekend staan ​​​​als near-earth-objecten (NEO's). Wetenschappers van ZTF zijn vooral geïnteresseerd in het vinden van NEA's tussen ongeveer 10 en 100 meter in diameter - niet monsterlijk in grootte, maar dat kan nog steeds groot genoeg zijn om een ​​stad ernstig te beïnvloeden als ze met de aarde in botsing komen. Van deze potentieel aardgebonden verzameling ruimterotsen, de meest zorgwekkende zijn die uit de richting van de zon komen, die verdwalen in de schittering en moeilijk te meten zijn.

"Deze kleine asteroïden zijn alleen helder genoeg om te worden gedetecteerd gedurende de korte periode dat ze heel dicht bij de aarde zijn, " zei Tom Prins, de Ira S. Bowen Professor of Physics bij Caltech met een gezamenlijke aanstelling als senior research scientist bij het Jet Propulsion Laboratory, beheerd door Caltech voor NASA, die werkt aan het vinden van NEO's met behulp van ZTF. "Tijdens dit korte venster, de asteroïden bewegen erg snel, een uitdaging voor astronomen om ze te vinden en te volgen."

Om enige hoop te hebben dergelijke objecten te lokaliseren, de lucht moet heel vaak worden gescand. ZTF onderzoekt elke drie nachten de gehele noordelijke zichtbare hemel. Deze uitstekende dekking is te danken aan het enorme gezichtsveld, die in een enkele blootstelling, kan ongeveer tweehonderddertig keer zo groot zijn als de volle maan. "Het grote gezichtsveld maakt ZTF een ideaal instrument om zeldzame objecten te vinden en te volgen, zoals asteroïden in de buurt van de aarde, " zei Frank Masci, een Staff Scientist bij Caltech / IPAC, die toezicht houdt op en beheert het ZTF-systeem voor wetenschappelijke gegevensverwerking, die is gevestigd bij IPAC. "ZTF is absoluut aan het spel."

Gebruikmakend van de mogelijkheden van ZTF, Ye en Wing-Huen Ip - een professor in astronomie en ruimtewetenschap aan het Institute of Astronomy and Space Science aan de National Central University in Taiwan - stelden de Twilight Survey voor, die zoekt naar asteroïden die van de zon komen. Dit onderzoek leverde 2019 AQ3 op en zou later andere interessante asteroïden kunnen opleveren.

Een geschiedenis van asteroïde- en kometensuccessen

Het vinden van NEO's voordat ze ons vinden, is al lang een belangrijk onderwerp bij Caltech / IPAC. Het centrum heeft sinds de lancering in 2009 leiding gegeven aan de wetenschappelijke operaties en gegevensverwerking voor NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) en NEOWISE-missies. Deze asteroïde-jager heeft meer dan 34, 000 nieuwe asteroïden, waaronder bijna 300 NEA's. ZTF''s voorganger, de Palomar voorbijgaande fabriek, onthulde ook een schare NEO's tijdens zijn luchtonderzoek.

"De grootte van NEO's kan het best worden geschat door zichtbare en infraroodgegevens te combineren, dat is precies wat we hier bij IPAC proberen te doen, " zei George Helou, Onderzoekshoogleraar natuurkunde bij Caltech en de uitvoerend directeur van IPAC. "Sinds de oprichting IPAC is betrokken geweest bij infraroodstudies van asteroïden."

Tot dusver, ZTF heeft bijna 60 nieuwe nabije-aarde-asteroïden geregistreerd. Twee hiervan werden in juli 2018 gespot, slechts enkele uren voordat ze de aarde behoorlijk glad scheren. Aangewezen 2018 NW en 2018 NX, het duo van asteroïden ter grootte van een bus raasde voorbij op een afstand van ongeveer 70, 000 mijl, of slechts een derde van de weg naar de maan. Gelukkig, de hernieuwde AQ3 van 2019 vormt geen bedreiging; het dichtst dat het ooit bij de aarde komt, is ongeveer 22 miljoen mijl.

2019 AQ3 opsporen

Het verhaal van hoe onderzoekers de baan van 2019 AQ3 vastspijkerden, begint met Ye die het object op de afbeeldingen van ZTF op 4 januari opmerkt, 2019. Ye meldde het object aan het IAU Minor Planet Center, de officiële wereldwijde organisatie belast met het verzamelen van gegevens over om de zon draaiende objecten die geen volledige planeten zijn, zoals asteroïden en kometen. Ye besteedde vervolgens enige tijd aan het delven van de ZTF-afbeeldingen die voor en na deze datum waren genomen om de projecties van de baan van de asteroïde te verbeteren.

Twee dagen later, Marco Michiel, een wetenschapper bij de European Space Agency, wees op het unieke karakter van het doelwit voor de wereldwijde astronomische gemeenschap. Meerdere andere telescopen observeerden 2019 AQ3 op 6 en 7 januari, om zijn uniciteit verder te documenteren. Een opgraving door de archieven van de Pan-STARRS 1-telescoop van het Haleakalā-observatorium op het eiland Maui, Hawaii, bewijs gevonden dat AQ3 van 2019 teruggaat tot 2015. Met die gegevens in de hand, astronomen hebben vol vertrouwen het volledige pad van het object rond de zon in kaart gebracht.

de baan, zoals het blijkt, is verticaal gehoekt, 2019 AQ3 nemend boven en onder het vlak waar de planeten hun rondjes om de zon draaien. In zijn korte jaar, 2019 AQ3 duikt in Mercurius, zwaait dan terug net buiten de baan van Venus.

Voor nu, 2019 AQ3 wordt geplaatst onder een eigenaardige populatie die gewoonlijk wordt aangeduid als de Atira- of Apohele-asteroïden, die banen hebben binnen de baan van de aarde. Van de ongeveer 800 000 bekende asteroïden, slechts 20 of zo zijn Atiras. Men denkt dat er veel grotere aantallen van deze potentieel gevaarlijke ruimterotsen bestaan, echter, waarvan de ontdekking en karakterisering een van de motivaties zijn achter de voorgestelde Near-Earth Object Camera (NEOCam) infrarood-ruimtetelescoop. Momenteel gefinancierd door NASA voor een uitgebreide conceptstudiefase, NEOCam is ontworpen om dichter bij de zon te kijken dan eerdere onderzoeken, die het in staat zou stellen om verborgen asteroïden uit te zoeken die lang niet ontdekt konden worden.

Meer informatie over bekende en nieuwe Atiras, bijvoorbeeld hun maten, is een bijkomend doel van ZTF en zijn collega-instrumenten. Hoewel de ware grootte van 2019 AQ3 nog niet waarneembaar is, beperkte metingen met betrekking tot de helderheid van de asteroïde, massa, en dichtheid suggereren dat het bijna een mijl breed zou kunnen zijn. Als, 2019 AQ3 zou zich opstapelen als een van de grootste leden van de exclusieve Atiras-groep. "Op zoveel manieren 2019 AQ3 is echt een vreemde asteroïde, " zei Je.

Het vinden van meer ruimterotsen in 2019 AQ3's nek van het bos zou geloofwaardigheid kunnen verlenen aan het lang gekoesterde idee van vulcanoïden - asteroïden die zwermen in de baan van Mercurius. De naam van de hypothetische bevolking is afgeleid van een eveneens hypothetische planeet, Vulcaan. Geen verband houdend met de fictieve thuiswereld van Mr. Spock in Star Trek, Vulcan werd in de 19e eeuw voorgesteld als de planeet die het dichtst bij de zon staat en waarvan de zwaartekracht de afwijkingen zou verklaren die in de baan van Mercurius worden gemeten. Het zwaartekrachtraamwerk van Albert Einstein, de algemene relativiteitstheorie, verklaarde deze anomalieën in 1915 weg, het vermoeden van Vulcan teniet te doen.

Hoewel ZTF niet in staat zal zijn om vulcanoïden te vinden, zijn waarnemingsvermogen, in combinatie met die van toekomstige telescopen, zal wetenschappers in staat stellen eindelijk een onbekend gebied in het binnenste zonnestelsel te onderzoeken. ZTF zou voor nieuwe verrassingen moeten zorgen, en oude ideeën nieuwe kansen te geven om onderbouwd te worden. "De oorsprong van Atiras is een intrigerende en open vraag, " zei Ip. "Met elk extra voorwerp, we komen dichter bij het formuleren en testen van modellen over die oorsprong, en over de geschiedenis van ons zonnestelsel."