science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe een lichtpuntje een asteroïde wordt

In deze reeks van vier foto's gemaakt tijdens een observatienacht door de Catalina Sky Survey bij Tucson, Arizona, het lichtpuntje dat beweegt ten opzichte van de achtergrondsterren is een kleine asteroïde die, destijds, ongeveer zo ver weg als de maan. Krediet:NASA/JPL-Caltech/CSS-Univ. van Arizona

Op de eerste dag van het jaar 1801, De Italiaanse astronoom Gioacchino Giuseppe Maria Ubaldo Nicolò Piazzi vond een voorheen onbekende "kleine ster" in de buurt van het sterrenbeeld Stier. De volgende nacht nam Piazzi dit pas ontdekte hemellichaam opnieuw waar, ontdekken dat het stipje van positie was veranderd ten opzichte van de nabije sterren. Piazzi wist dat echte sterren zo ver weg waren dat ze nooit ronddwaalden - dat ze altijd aan de hemel verschenen als vast op hun plaats ten opzichte van elkaar. Door de beweging van dit nieuwe object, de astronoom van de koning van de twee Siciliën vermoedde dat hij iets veel dichterbij had ontdekt - iets binnen ons zonnestelsel. Piazzi deed de eerste ontdekking van een asteroïde in de geschiedenis. Hij noemde het naar de Romeinse godin voor de landbouw:Ceres.

Terwijl astronomen uit Piazzi's tijd uiteindelijk begrepen dat er nog veel meer kleine rotsachtige lichamen te vinden waren, decennia na de ontdekking van Ceres, asteroïde detecties waren zeldzaam. Zelfs een halve eeuw na de ontdekking van Ceres, er waren slechts 15 bekende asteroïden. Maar naarmate de tijd voortschreed, dat gold ook voor de apparatuur van astronomen, technieken en interesse in het jagen op asteroïden. In 1868 had het aantal bekende asteroïden de 100 bereikt. In 1923 was dat er 1. 000. Vandaag, het is meer dan een half miljoen.

Als knipoog naar het belang van deze objecten, de Verenigde Naties hebben 30 juni uitgeroepen tot Internationale Asteroïde Dag.

De meeste asteroïden bevinden zich verder van de zon dan Mars - meer dan 1,5 keer verder van de zon dan de baan van de aarde. Asteroïden die dichter bij de zon komen dan ongeveer 1,3 keer de afstand van de aarde tot de zon, worden nabije-aarde-asteroïden genoemd. De term 'nabij' in een nabije-aarde-asteroïde is eigenlijk een beetje een verkeerde benaming, aangezien de meeste van deze lichamen helemaal niet in de buurt van de aarde komen. Vanaf deze maand is meer dan 16, 000 van hen zijn bekend. Near-Earth asteroïden en kometen die in de buurt van de baan van de aarde komen zijn, samen, geclassificeerd als nabij-aarde objecten, of NEO's.

Dankzij nieuwe technologie, betere zoektechnieken en een team van professionele en toegewijde amateurastronomen die erop jagen, het aantal bekende NEO's neemt elke nacht van het jaar met ongeveer vijf toe.

Heb je je ooit afgevraagd hoe deze kleine hemellichamen worden ontdekt?

"Net als in de tijd van Piazzi, het begint meestal met slechts een spikkeltje licht in de telescoop van een astronoom, " zei Paul Chodas, manager van het Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif. "Zelfs met enkele van de krachtigste optische telescopen ter wereld die zijn belast met het jagen op asteroïden, ze verschijnen als louter lichtvlekjes in de lucht omdat ze zo klein zijn. Als een astronoom een ​​bewegend stipje vindt, dan begint de pret."

Het Planetary Defense Coordination Office op het NASA-hoofdkwartier in Washington is verantwoordelijk voor het vinden, het volgen en karakteriseren van potentieel gevaarlijke asteroïden, het geven van waarschuwingen over mogelijke effecten, en het coördineren van de planning van de Amerikaanse regering voor de reactie op een daadwerkelijke impactdreiging. Bijna altijd, een nieuwe asteroïde-detectie is te danken aan telescopen die worden gesponsord door NASA.

Het planetaire defensiekantoor houdt toezicht op het Near-Earth Object Observation Program, die op zijn beurt de Catalina Sky Survey in Arizona en de Panoramic Survey Telescope &Rapid Response System (Pan-STARRS) in Hawaii financiert. Beide projecten hebben hun telescopen in 2015 geüpgraded hun ontdekkingssnelheden voor asteroïden en objecten in de buurt van de aarde aanzienlijk verbeteren.

"Telescopen gefinancierd door externe instellingen en zelfs sommige amateurs zijn ook betrokken bij NEO-ontdekking en doen ander belangrijk asteroïde-gerelateerd werk, "zei Chodas. "Maar, Momenteel, Catalina en Pan-STARRS zijn onze krachtigste instrumenten voor het detecteren van asteroïden. Tussen deze twee onderzoeken, vier telesopes in totaal, ongeveer 90 procent van alle nieuwe NEO-ontdekkingen wordt gedaan."

Het hart van elk van deze surveytelescopen is een hyper-opgewaardeerde versie van dezelfde soort camerachip (een CCD genoemd, of oplaadgekoppeld apparaat) dat zich in onze mobiele telefoons bevindt. Met uitzondering van nachten met te veel regen of sneeuw, of meerdere nachten rond een volle maan (wanneer maanlicht het zwakke licht van een asteroïde kan overstemmen), de toegewijde waarnemers van Catalina en Pan-STARRS openen hun telescopen elke nacht, ze kunnen een gat in de bewolking vinden en 30 seconden belichting maken na 30 seconden belichting van de hemel erboven.

Enquête-astronomen zijn op zoek naar lichtpunten die bewegen ten opzichte van de verder weg gelegen en vaste sterren op de achtergrond. Om ze te vinden, ze nemen drie of meer afbeeldingen van hetzelfde deel van de lucht (een veld genoemd), gescheiden door enkele minuten. Op een goede nacht zal een onderzoek enkele honderden foto's van de lucht maken.

Wanneer survey-astronomen een lichtpunt vinden dat door hetzelfde veld lijkt te bewegen in een reeks beelden van hetzelfde deel van de hemel, ze vergelijken het met de voorspelde posities van alle bekende objecten in de catalogus die wordt onderhouden door het door de NASA gesponsorde Minor Planet Center (MPC) in Cambridge, Massachusetts. Als de nieuwe, bewegend lichtpunt komt niet overeen met de voorspelde positie en beweging van een object in de MPC-database van bekende asteroïden en kometen, er is een goede kans dat het een nieuwe ontdekking is, maar er is meer werk aan de winkel.

Computers doen veel van dit detectiewerk, maar een voorzichtige astronoom controleert het werk ook nog eens, ervoor zorgen dat de lichtpunten geen reflectie zijn van een nabije ster, of misschien een defecte pixel op de CCD. Als ik zeker ben van de mogelijke ontdekking van ruimterotsen, de astronoom verzendt de coördinaten van de ontdekking (bekend als de "astrometrie") naar de NEO-bevestigingspagina van de MPC, waar het een tijdelijke identifier krijgt, zoals YL9E0A0. De MPC berekent ook een initiële (bij benadering) baan voor de nog te bevestigen NEO.

CNEOS heeft een systeem genaamd Scout, die actief de MPC-bevestigingspagina bewaakt, het verkrijgen van de gegevens van elke potentiële nieuwe ontdekking van asteroïden en het automatisch berekenen van het mogelijke bereik van toekomstige bewegingen, zelfs voordat deze objecten zijn bevestigd als ontdekkingen.

"Als onze berekeningen aangeven dat een nieuwe ontdekking dichtbij de aarde zou kunnen komen, we roepen de versterkingen in, " zei Chodas. "NASA heeft een wereldwijd netwerk van astronomen die vervolgwaarnemingen doen. Ze nemen de nieuwste astrometrie en proberen het nieuwe lichtpuntje te vinden, te. Als ze het vinden, ze meten de coördinaten en sturen hun vervolgastrometrie terug naar de MPC, waar het wordt toegevoegd aan een tabel met informatie over het object. Deze opvolging is uiterst belangrijk. Het helpt ons echt om ons begrip van de baan van een nieuwe ontdekking te vergroten."

Gewoonlijk duurt het twee tot drie nachten van observatie voordat de MPC voldoende informatie heeft verzameld over een nieuwe ontdekking om te verifiëren dat een lichtpuntje inderdaad een bijna-aards object is. Wanneer die transformatie plaatsvindt, de MPC verwijdert het van zijn bevestigingspagina en vervangt zijn tijdelijke tag door een meer permanente naam, die altijd begint met het jaar waarin het werd ontdekt en vervolgens een alfanumerieke code die de halve maand van ontdekking en de volgorde binnen die halve maand aangeeft. De MPC genereert dan een Minor Planet Electronic Circular die alle bekende astrometrie en de voorlopige baan van het object bevat. De MPC kondigt de nieuwe ontdekking van een asteroïde aan in een e-mail aan degenen die in dat soort dingen geïnteresseerd zijn.

"We zijn best geïnteresseerd, "zei Chodas. "En we blijven geïnteresseerd, zelfs nadat een ontdekking is aangekondigd, omdat we voor de lange termijn in het spel zijn om op asteroïden en kometen te jagen. Hoe meer informatie we krijgen over een hemellichaam - nieuwe ontdekking of oud - hoe meer we onze kennis van zijn baan verfijnen."

Alle nieuwe banen worden automatisch opgepikt door een computersysteem bij JPL genaamd Sentry, waar alle planetoïden en kometen draaien, inclusief die met toekomstige close-aardbenaderingen, worden berekend en impactkansen worden dagelijks beoordeeld.

"Terwijl NASA het voortouw neemt bij het onderzoeken van objecten in de buurt van de aarde, we rusten niet op onze lauweren, " zei Lindley Johnson, NASA's planetaire verdedigingsofficier. "Er komen nieuwe optische systemen online, nieuwe computerprogramma's worden gemaakt, en we onderzoeken nieuwe technologieën, zowel op de grond als in de ruimte, die onze ontdekking verder zullen versnellen, karakterisering en orbitale analyse van deze potentiële bedreigingen."