Фото: Unsplash/CC0 Public Domain
По оценкам, астероид, уничтоживший динозавров, имел диаметр около 10 километров. Это примерно такая же ширина, как Бруклин. По прогнозам, такой массивный ударник будет сталкиваться с Землей редко, раз в 100–500 миллионов лет.
Напротив, астероиды гораздо меньшего размера, размером с автобус, могут сталкиваться с Землей чаще, каждые несколько лет. Эти «декаметровые» астероиды размером всего несколько десятков метров в поперечнике с большей вероятностью покинут главный пояс астероидов и мигрируют внутрь, становясь околоземными объектами.
Если они произведут столкновение, эти небольшие, но мощные космические камни могут вызвать ударные волны через целые регионы, как, например, удар 1908 года в Тунгуске (Сибирь) и астероид 2013 года, распавшийся в небе над Челябинском (Урал). Возможность наблюдать декаметровые астероиды главного пояса позволит пролить свет на происхождение метеоритов.
Теперь астрономы Массачусетского технологического института нашли способ обнаружить самые маленькие декаметровые астероиды в главном поясе астероидов — поле обломков между Марсом и Юпитером, по орбитам которого вращаются миллионы астероидов. До сих пор самые маленькие астероиды, которые удалось там обнаружить ученым, имели диаметр около километра. Благодаря новому подходу команды ученые теперь могут обнаруживать в главном поясе астероиды размером всего 10 метров в поперечнике.
В статье, опубликованной в журнале Nature, де Вит и его коллеги сообщают, что они использовали свой подход для обнаружения более 100 новых декаметровых астероидов в главном поясе астероидов. Размеры космических камней варьируются от размера автобуса до ширины нескольких стадионов и являются самыми маленькими астероидами в главном поясе, которые были обнаружены на сегодняшний день.
Исследователи предполагают, что этот подход можно использовать для идентификации и отслеживания астероидов, которые могут приблизиться к Земле.
«Мы смогли обнаружить околоземные объекты размером до 10 метров, когда они находятся очень близко к Земле», — говорит ведущий автор исследования Артем Бурданов, научный сотрудник факультета наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.
«Теперь у нас есть способ обнаружить эти небольшие астероиды, когда они находятся намного дальше, поэтому мы можем более точно отслеживать их орбиту, что является ключевым моментом для планетарной защиты».
В число соавторов исследования входят профессора планетологии Массачусетского технологического института Жюльен де Вит и Ричард Бинцель, а также сотрудники из множества других учреждений.
Сдвиг изображения
Де Вит и его команда в первую очередь сосредоточены на поиске и изучении экзопланет — миров за пределами Солнечной системы, которые могут быть обитаемы. Исследователи входят в группу, которая в 2016 году открыла планетную систему вокруг TRAPPIST-1, звезды, которая находится примерно в 40 световых годах от Земли.
Используя Малый телескоп транзитных планет и планетизмов (TRAPPIST) в Чили, команда подтвердила, что на звезде есть скалистые планеты размером с Землю, некоторые из которых находятся в обитаемой зоне.
С тех пор ученые обучили множество телескопов, сфокусированных на различных длинах волн, системе TRAPPIST-1 для дальнейшего изучения планет и поиска признаков жизни. В ходе этих поисков астрономам пришлось преодолевать «шумы» на изображениях телескопа, такие как любой газ, пыль и планетарные объекты между Землей и звездой, чтобы более четко расшифровать планеты TRAPPIST-1. Зачастую шум, который они отбрасывают, включает в себя пролетающие астероиды.
«Большинство астрономов астероиды воспринимают как паразитов неба, в том смысле, что они просто пересекают ваше поле зрения и влияют на ваши данные», — говорит де Вит.
Де Вит и Бурданов задались вопросом, можно ли переработать те же данные, которые использовались для поиска экзопланет, и добыть их для астероидов в нашей Солнечной системе. Для этого они использовали «сдвиг и сложение» — технику обработки изображений, которая была впервые разработана в 1990-х годах. Этот метод включает в себя смещение нескольких изображений в одном и том же поле зрения и их совмещение, чтобы увидеть, может ли другой слабый объект затмить шум.
Применение этого метода для поиска неизвестных астероидов на изображениях, которые изначально ориентированы на далекие звезды, потребует значительных вычислительных ресурсов, поскольку потребует тестирования огромного количества сценариев того, где может находиться астероид. Затем исследователям придется сменить тысячи изображений для каждого сценария, чтобы увидеть, действительно ли астероид находится там, где он должен был находиться.
Несколько лет назад Бурданов, де Вит и аспирантка Массачусетского технологического института Саманта Хасслер обнаружили, что они могут сделать это, используя современные графические процессоры — графические процессоры, которые могут обрабатывать огромное количество данных изображений на высоких скоростях.
Первоначально они опробовали свой подход на данных исследования SPECULOOS (Поиск обитаемых планет, затмевающих сверххолодные звезды) — системы наземных телескопов, которая с течением времени делает множество изображений звезды. Эта попытка, наряду со вторым приложением, использующим данные телескопа в Антарктиде, показала, что исследователи действительно могут обнаружить огромное количество новых астероидов в главном поясе.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса с более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
«Неизведанный космос»
Для нового исследования ученые искали больше астероидов, вплоть до меньших размеров, используя данные самой мощной обсерватории в мире — космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА (JWST), который особенно чувствителен к инфракрасному, а не видимому свету. Так получилось, что астероиды, вращающиеся вокруг главного пояса астероидов, гораздо ярче в инфракрасном диапазоне, чем в видимом диапазоне, и поэтому их гораздо легче обнаружить с помощью инфракрасных возможностей JWST.
Команда применила свой подход к изображениям JWST TRAPPIST-1. Данные включали более 10 000 изображений звезды, которые изначально были получены для поиска признаков атмосфер вокруг внутренних планет системы. Обработав изображения, исследователи смогли обнаружить восемь известных астероидов в главном поясе.
Затем они посмотрели дальше и обнаружили 138 новых астероидов вокруг главного пояса, все в пределах десятков метров в диаметре — самые маленькие астероиды главного пояса, обнаруженные на сегодняшний день. Они подозревают, что несколько астероидов вот-вот станут объектами, сближающимися с Землей, а один, скорее всего, является трояном — астероидом, который следует за Юпитером.
«Мы думали, что обнаружим всего несколько новых объектов, но обнаружили гораздо больше, чем ожидалось, особенно маленьких», — говорит де Вит. «Это признак того, что мы исследуем новый режим населения, при котором гораздо больше мелких объектов образуются в результате каскадов столкновений, которые очень эффективны при разрушении астероидов ниже примерно 100 метров».
«Это совершенно новое, неизведанное пространство, в которое мы входим благодаря современным технологиям», — говорит Бурданов. «Это хороший пример того, что мы можем сделать как поле, если посмотрим на данные по-другому. Иногда это приносит большую выгоду, и это одна из них».
Информация от: Массачусетским технологическим институтом.
