Wetenschap
Hubble gaat op jacht naar kleine asteroïden in de hoofdgordel
Net als rotsblokken, rotsen en kiezelstenen verspreid over een landschap, zijn asteroïden er in een groot aantal maten. Het catalogiseren van asteroïden in de ruimte is lastig omdat ze zwak zijn en niet stoppen om gefotografeerd te worden terwijl ze langs hun banen rond de zon vliegen.
Astronomen hebben onlangs een schat aan gearchiveerde beelden gebruikt die zijn gemaakt door NASA's Hubble-ruimtetelescoop om visueel een grotendeels onzichtbare populatie kleinere asteroïden op hun spoor te houden. Voor de schattenjacht moesten 37.000 Hubble-afbeeldingen over een periode van 19 jaar worden doorgenomen. De beloning was het vinden van 1.701 asteroïdesporen, waarvan 1.031 asteroïden voorheen niet in de catalogus stonden. Ongeveer 400 van deze niet-gecatalogiseerde asteroïden zijn kleiner dan 1 kilometer.
Vrijwilligers van over de hele wereld, bekend als ‘burgerwetenschappers’, hebben bijgedragen aan de identificatie van deze asteroïdepremie. Professionele wetenschappers combineerden de inspanningen van de vrijwilligers met een machine-learning-algoritme om de asteroïden te identificeren. Het vertegenwoordigt een nieuwe benadering voor het vinden van asteroïden in astronomische archieven die tientallen jaren bestrijken, die effectief kan worden toegepast op andere datasets, zeggen de onderzoekers.
“We gaan dieper in op het waarnemen van de kleinere populatie asteroïden in de hoofdgordel. We waren verrast toen we zo’n groot aantal kandidaat-objecten zagen”, zegt hoofdauteur Pablo García Martín van de Autonome Universiteit van Madrid, Spanje. "Er was een aanwijzing dat deze populatie bestaat, maar nu bevestigen we dit met een willekeurige steekproef van de asteroïdepopulatie, verkregen met behulp van het hele Hubble-archief. Dit is belangrijk voor het verschaffen van inzicht in de evolutionaire modellen van ons zonnestelsel."
De grote, willekeurige steekproef biedt nieuwe inzichten in de vorming en evolutie van de asteroïdengordel. Het vinden van veel kleine asteroïden pleit voor het idee dat het fragmenten zijn van grotere asteroïden die op elkaar zijn gebotst en uit elkaar zijn gevallen, zoals gebroken aardewerk. Dit is een vermalingsproces dat miljarden jaren beslaat.
Een alternatieve theorie voor het bestaan van kleinere fragmenten is dat ze miljarden jaren geleden op die manier zijn ontstaan. Maar er is geen mechanisme denkbaar dat hen ervan zou kunnen weerhouden om uit te groeien tot grotere afmetingen, terwijl ze stof ophopen van de planeetvormende circumstellaire schijf rond onze zon. "Botsingen zouden een bepaalde signatuur hebben die we kunnen gebruiken om de huidige bevolking van de hoofdgordel te testen", zegt co-auteur Bruno Merín van het European Space Astronomy Centre in Madrid, Spanje.
Amateurastronomen leren AI asteroïden te vinden
Vanwege Hubble's snelle baan rond de aarde kan hij rondzwervende asteroïden vastleggen via hun veelbetekenende sporen in de Hubble-opnamen. Gezien vanuit een telescoop op aarde laat een asteroïde een streep over het beeld achter. Asteroïden "photobomben" Hubble-belichtingen door als onmiskenbare, gebogen sporen op Hubble-foto's te verschijnen.
Terwijl Hubble rond de aarde beweegt, verandert hij van standpunt terwijl hij een asteroïde observeert, die ook langs zijn eigen baan beweegt. Door de positie van Hubble tijdens de observatie te kennen en de kromming van de strepen te meten, kunnen wetenschappers de afstanden tot de asteroïden bepalen en de vorm van hun banen schatten.
De asteroïden die vastzitten, bevinden zich meestal in de hoofdgordel, die tussen de banen van Mars en Jupiter ligt. Hun helderheid wordt gemeten door de gevoelige camera's van Hubble. En het vergelijken van hun helderheid met hun afstand maakt een schatting van de grootte mogelijk. De zwakste asteroïden in het onderzoek hebben ongeveer een veertig miljoenste van de helderheid van de zwakste ster die het menselijk oog kan zien.
"De posities van asteroïden veranderen in de loop van de tijd, en daarom kun je ze niet vinden door alleen maar de coördinaten in te voeren, omdat ze er op verschillende tijdstippen misschien niet zijn", zegt Merín. "Als astronomen hebben we geen tijd om door alle asteroïdebeelden te bladeren. Daarom kwamen we op het idee om samen te werken met meer dan 10.000 burgerwetenschapsvrijwilligers om de enorme Hubble-archieven te doorzoeken."
In 2019 lanceerde een internationale groep astronomen de Hubble Asteroid Hunter, een burgerwetenschappelijk project om asteroïden te identificeren in archiefgegevens van Hubble. Het initiatief is ontwikkeld door onderzoekers en ingenieurs van het European Science and Technology Centre (ESTEC) en het science data center (ESDC) van het European Space Astronomy Centre, in samenwerking met het Zooniverse-platform, 's werelds grootste en populairste burgerwetenschapsplatform, en Googlen.
In totaal kregen 11.482 burgerwetenschapsvrijwilligers, die bijna 2 miljoen identificaties verstrekten, een trainingsset voor een geautomatiseerd algoritme om asteroïden te identificeren op basis van kunstmatige intelligentie. Deze baanbrekende aanpak kan effectief worden toegepast op andere datasets.
Het project zal vervolgens de strepen van voorheen onbekende asteroïden onderzoeken om hun banen te karakteriseren en hun eigenschappen, zoals rotatieperioden, te bestuderen. Omdat de meeste van deze asteroïdesporen vele jaren geleden door Hubble zijn vastgelegd, is het niet mogelijk om ze nu te volgen om hun banen te bepalen.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy &Astrophysics .