Bijna alle asteroïden zijn zo ver weg en zo klein dat de astronomische gemeenschap ze alleen kent als bewegende lichtpunten. De zeldzame uitzonderingen zijn asteroïden die zijn bezocht door ruimtevaartuigen, een klein aantal grote asteroïden opgelost door NASA's Hubble Space Telescope of grote telescopen op de grond, of degenen die dichtbij genoeg zijn gekomen voor radarbeeldvorming.

Wanneer gezien door optische telescopen, deze individuele bronnen van gereflecteerd zonlicht kunnen zeer waardevolle maar ook zeer basale informatie opleveren, bijvoorbeeld de baan van de asteroïde, een schatting van de omvang ervan, soms een benadering van zijn vorm, en misschien een idee van zijn fysieke samenstelling. Maar om meer te weten te komen over deze ongrijpbare en belangrijke hemellichamen, heb je een ander type instrument nodig. Een infraroodsensor kan onder de juiste omstandigheden, niet alleen gegevens verstrekken over de baan van een asteroïde en gegevens die kunnen worden gebruikt om de grootte nauwkeuriger te meten, maar ook chemische make-up en soms zelfs de oppervlakte-eigenschappen.

NASA's Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer, of NEOWISE, ruimtevaartuig, in een baan rond de aarde, maakt gebruik van thermische sensoren die op asteroïden jagen die een infraroodbeeld van asteroïden mogelijk maken zonder de verduisterende effecten van de atmosfeer van de aarde. In een onlangs gepubliceerd artikel in het tijdschrift Icarus, onderzoekers onder leiding van Josef Hanuš, een wetenschapper aan het Astronomisch Instituut van de Charles University, Praag, hebben een diepgaande analyse gemaakt van meer dan 100 asteroïden die onder de temperatuurgevoelige blik van NEOWISE zijn gekomen. Deze analyse verdrievoudigde het aantal asteroïden die gedetailleerde "thermofysische" modellering hebben ondergaan van asteroïde-eigenschappen die variëren met de temperatuur. De resultaten geven een nauwkeuriger beeld van de oppervlakte-eigenschappen van asteroïden in de hoofdgordel en versterken ook de mogelijkheden van infrarood-observatoria in de ruimte om de afmetingen van asteroïden nauwkeurig te beoordelen.

Waarde van deze techniek

Thermofysische modellering is een goudmijn voor asteroïde-onderzoekers omdat het een meer uitgebreide analyse van de aard van asteroïden mogelijk maakt. Niet alle asteroïden zijn geschikt voor thermofysische modellering omdat de benodigde ruwe datasets niet altijd beschikbaar zijn. Maar het team van Hanuš vond 122 asteroïden die niet alleen NEOWISE-gegevens hadden, maar ook gedetailleerde modellen van hun rotatietoestanden (hoe snel een object om zijn as draait, en de oriëntatie van de as in de ruimte) en veelzijdige modellen van de 3D-vorm van de asteroïde.

"Met behulp van gearchiveerde gegevens van de NEOWISE-missie en onze eerder afgeleide vormmodellen, we waren in staat om zeer gedetailleerde thermofysische modellen te maken van 122 asteroïden in de hoofdgordel, " zei Hanus, hoofdauteur van het artikel. "We hebben nu een beter idee van de eigenschappen van de oppervlakte-regoliet en laten zien dat kleine asteroïden, evenals snel roterende asteroïden, heb weinig, indien van toepassing, stof dat hun oppervlak bedekt." (Regolith is de term voor de gebroken rotsen en stof op het oppervlak.)

Het kan voor snel roterende asteroïden moeilijk zijn om zeer fijne regolietkorrels vast te houden, omdat hun lage zwaartekracht en hoge spinsnelheden de neiging hebben om kleine deeltjes van hun oppervlak de ruimte in te werpen. Ook, het kan zijn dat snel roterende asteroïden geen grote temperatuurveranderingen ondergaan omdat de zonnestralen zich sneller over hun oppervlak verspreiden. Dat zou het thermisch kraken van het oppervlaktemateriaal van een asteroïde verminderen of voorkomen, dat de vorming van fijne korrels regoliet zou kunnen veroorzaken.

Het team van Hanuš ontdekte ook dat hun gedetailleerde berekeningen voor geschatte afmetingen van de asteroïden die ze bestudeerden, consistent waren met die van dezelfde asteroïden die door het NEOWISE-team waren berekend met behulp van eenvoudigere modellen.

"Met de asteroïden waarvoor we de meeste informatie uit andere bronnen hebben kunnen verzamelen, onze berekeningen van hun afmetingen waren consistent met de radiometrisch afgeleide waarden uitgevoerd door het NEOWISE-team, " zei Hanuš. "De onzekerheden waren binnen 10 procent tussen de twee reeksen resultaten."

"Dit is een belangrijk voorbeeld van hoe in de ruimte gebaseerde infraroodgegevens asteroïden nauwkeurig kunnen karakteriseren, " zei Alan Harris, een senior wetenschapper bij het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR), gevestigd in Berlijn, Duitsland, die gespecialiseerd is in thermische modellering van asteroïden, maar niet betrokken was bij het onderzoek. "NEOWISE loopt voorop bij het aantonen van de waarde van in de ruimte gebaseerde infrarood-observatoria voor het ontdekken en karakteriseren van asteroïden en nabije-aarde-objecten, beide essentieel voor ons begrip van deze belangrijke bewoners van ons zonnestelsel."

Van WISE naar NEOWISE

Oorspronkelijk de Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) genoemd, het ruimtevaartuig werd in december 2009 gelanceerd om sterrenstelsels te bestuderen, sterren, en zonnestelsellichamen door de hele lucht in infrarood licht af te beelden. Het werd in 2011 in winterslaap gebracht nadat zijn primaire astrofysica-missie was voltooid. In september 2013 het werd opnieuw geactiveerd, omgedoopt tot NEOWISE en een nieuwe missie toegewezen:om NASA te helpen bij het identificeren en karakteriseren van de populatie van bijna-aardse objecten. NEOWISE karakteriseert ook verder verwijderde populaties van asteroïden en kometen om informatie te verschaffen over hun grootte en samenstelling.