Это изображение спиральной галактики UGC 12158 с перемычкой, полученное космическим телескопом Хаббла, выглядит так, будто кто-то поднес к нему белую маркировочную ручку. На самом деле это комбинация временных экспозиций астероида на переднем плане, движущегося через поле зрения Хаббла, бомбардирующего наблюдение галактики. Было сделано несколько снимков галактики, о чем свидетельствует пунктирный рисунок. Астероид выглядит как изогнутый след из-за параллакса, поскольку Хаббл не неподвижен, а вращается вокруг Земли, и это создает иллюзию, что слабый астероид плывет по изогнутой траектории. Неизведанный астероид находится внутри пояса астероидов в нашей Солнечной системе и, следовательно, в 10 триллионов раз ближе к Хабблу, чем фоновая галактика. Этот тип данных не доставляет неудобств, а полезен астрономам для проведения переписи населения астероидов в нашей Солнечной системе. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Пабло Гарсиа Мартин (UAM); Обработка изображений: Джозеф ДеПаскуале (STScI); Благодарность: Алекс Филиппенко (Калифорнийский университет в Беркли)
Подобно валунам, камням и гальке, разбросанным по ландшафту, астероиды бывают самых разных размеров. Каталогизировать астероиды в космосе сложно, потому что они слабые и не останавливаются, чтобы их сфотографировали, когда они проносятся по орбитам вокруг Солнца.
Астрономы недавно использовали множество архивных изображений, полученных космическим телескопом Хаббл НАСА, чтобы визуально поймать на своем пути практически невидимую популяцию меньших астероидов. Для поиска сокровищ потребовалось просмотреть 37 000 изображений Хаббла за 19 лет. Результатом стало обнаружение 1701 следа астероидов, причем 1031 из астероидов ранее не вносились в каталоги. Около 400 из этих не внесенных в каталог астероидов имеют размер менее 1 километра.
Добровольцы со всего мира, известные как «гражданские ученые,» способствовал идентификации этой награды за астероид. Профессиональные ученые объединили усилия добровольцев с алгоритмом машинного обучения для идентификации астероидов. По словам исследователей, это представляет собой новый подход к поиску астероидов в астрономических архивах, охватывающих десятилетия, который может быть эффективно применен к другим наборам данных.
«Мы все глубже приближаемся к наблюдению меньшей популяции астероидов главного пояса. Мы были удивлены, увидев такое большое количество объектов-кандидатов.» сказал ведущий автор Пабло Гарсиа Мартин из Автономного университета Мадрида, Испания. «Был некоторый намек на то, что эта популяция существует, но теперь мы подтверждаем это случайной выборкой популяции астероидов, полученной с использованием всего архива Хаббла. Это важно для понимания эволюционных моделей нашей Солнечной системы.»
Большая случайная выборка дает новое представление о формировании и эволюции пояса астероидов. Обнаружение множества маленьких астероидов подтверждает идею о том, что они представляют собой фрагменты более крупных астероидов, которые столкнулись и раскололись, как разбитая керамика. Это процесс измельчения, охватывающий миллиарды лет.
Альтернативная теория существования более мелких фрагментов состоит в том, что они образовались таким образом миллиарды лет назад. Но не существует мыслимого механизма, который бы удерживал их от увеличения размеров снежного кома по мере того, как они агломерировали пыль из околозвездного диска, образующего планеты вокруг нашего Солнца. «Столкновения будут иметь определенную характеристику, которую мы сможем использовать для проверки текущей численности населения главного пояса.» сказал соавтор Бруно Мерин из Европейского центра космической астрономии в Мадриде, Испания.
Астрономы-любители обучают ИИ находить астероиды
Благодаря быстрой орбите Хаббла вокруг Земли он может захватывать блуждающие астероиды по их характерным следам на снимках Хаббла. Если смотреть в наземный телескоп, астероид оставляет на снимке полосу. Астероиды «фотобомба» Экспозиции Хаббла, которые выглядят как безошибочно узнаваемые изогнутые следы на фотографиях Хаббла.
По мере движения Хаббла вокруг Земли он меняет точку зрения, наблюдая за астероидом, который также движется по собственной орбите. Зная положение Хаббла во время наблюдения и измеряя кривизну полос, ученые могут определить расстояния до астероидов и оценить формы их орбит.
Захваченные астероиды в основном обитают в главном поясе, который лежит между орбитами Марса и Юпитера. Их яркость измеряется чувствительными камерами Хаббла. А сравнение их яркости с расстоянием позволяет оценить размер. Яркость самых тусклых астероидов в обзоре составляет примерно одну сорок миллионную яркости самой тусклой звезды, которую может видеть человеческий глаз.
«Положения астероидов меняются со временем, поэтому их нельзя найти, просто введя координаты, поскольку в разное время их там может не быть.» — сказал Мерин. «У нас, астрономов, нет времени просматривать все изображения астероидов. Поэтому у нас возникла идея сотрудничать с более чем 10 000 добровольцами-гражданами-научными работниками, чтобы просмотреть огромные архивы Хаббла.»
В 2019 году международная группа астрономов запустила Hubble Asteroid Hunter — гражданский научный проект по выявлению астероидов в архивных данных Хаббла. Инициатива была разработана исследователями и инженерами Европейского центра науки и технологий (ESTEC) и центра научных данных Европейского центра космической астрономии (ESDC) в сотрудничестве с платформой Zooniverse, крупнейшей в мире и самой популярной платформой гражданской науки. Google.
В общей сложности 11 482 добровольца-гражданина-науки, которые предоставили почти 2 миллиона идентификаций, затем получили обучающий набор для автоматизированного алгоритма идентификации астероидов на основе искусственного интеллекта. Этот новаторский подход может быть эффективно применен к другим наборам данных.
Затем проект будет исследовать полосы ранее неизвестных астероидов, чтобы охарактеризовать их орбиты и изучить их свойства, такие как периоды вращения. Поскольку большая часть этих полос астероидов была захвачена Хабблом много лет назад, сейчас невозможно проследить за ними и определить их орбиты.
Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysicals.
