Ζεσταίνουμε: Εντοπίζοντας αστεροειδείς Κοντά στη Γη με υπογραφή θερμότητας

Νέα τεχνική εντοπισμού των αστεροειδών Near-Earth χρησιμοποιώντας τις υπέρυθρες εκπομπές τους έχει αποκαλυφθεί από τους ερευνητές της NASA στη συνάντηση APS του Απριλίου 2019

Στις 15 Φεβρουαρίου 2013, ένα αντικείμενο χωρίστηκε στον ουρανό πάνω από τη ρωσική πόλη, Τσελιάμπινσκ. Η έκρηξη - που εντοπίστηκε τόσο μακριά όσο η Antartica - ήταν πιο ισχυρή από μια πυρηνική έκρηξη, 25 έως 30 φορές πιο ισχυρή. Έσπασε τα παράθυρα και τραυματίστηκε περίπου 1200 άτομα. Στην πραγματικότητα, η έκρηξη ήταν τόσο έντονα φωτεινή που μπορεί κάλλιστα να ξεπεράσει για λίγο τον Ήλιο.

Η βολίδα Chelyabinsk καταγράφηκε από μια ταμπλό από το Kamensk-Uralsky βόρεια του Chelyabinsk όπου ήταν ακόμα ξημερώματα. (Ινστιτούτο Πλανητικής Κοινωνίας)

Η κύρια ανησυχία για το συμβάν Τσελιάμπινσκ είναι ότι ο εμπλεκόμενος μετεωρίτης - ο οποίος ξέσπασε από έναν μεγαλύτερο αστεροειδή - σχετικά μικρός - με διάμετρο 17-20 μ. Υπάρχουν πολλά, πολύ μεγαλύτερα αντικείμενα εκεί έξω. Γνωρίζοντας ακριβώς πού θα ήταν μεγάλο πλεονέκτημα.

Η ευθύνη του εντοπισμού τέτοιων αντικειμένων στην εγγύτητα της Γης - Near Earth Objects (NEOs) και το ζήτημα του πώς να αποφευχθεί ένας αντίκτυπος διερευνώνται από την Amy Mainzer και τους συναδέλφους της στην αποστολή κυνηγιού αστεροειδών της NASA στο Εργαστήριο Jet Propulsion στο Pasadena της Καλιφόρνια. Έχουν επινοήσει έναν απλό αλλά ευφυή τρόπο εντοπισμού ΝΕΟ καθώς σπεύδουν προς τον πλανήτη.

Πρόκειται για μια συλλογή εικόνων από το διαστημικό σκάφος WISE του αστεροειδούς 2305 King, το οποίο πήρε το όνομά του από τον Martin Luther King Jr. Ο αστεροειδής εμφανίζεται ως μια σειρά από πορτοκαλί κουκκίδες επειδή αυτό είναι ένα σύνολο εκθέσεων που έχουν προστεθεί μαζί για να δείξει την κίνησή του κατά μήκος του ουρανού. Αυτές οι υπέρυθρες εικόνες έχουν χρωματική κωδικοποίηση, ώστε να μπορούμε να τις αντιλαμβανόμαστε με το ανθρώπινο μάτι: 3,4 μικρά αναπαρίσταται ως μπλε. 4,6 μικρά είναι πράσινο, 12 μικρά είναι κίτρινο και 22 μικρά εμφανίζονται ως κόκκινο. Από τα δεδομένα WISE, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι ο αστεροειδής έχει διάμετρο περίπου 12,7 χιλιόμετρα, με ανακλαστικότητα 22%, υποδεικνύοντας μια πιθανή πετρώδη σύνθεση (NASA)

Ο Μάιντζερ, ο οποίος είναι ο κύριος ερευνητής της αποστολής, περιέγραψε το έργο του Γραφείου Συντονισμού Πλανητικής Άμυνας της NASA στη Συνάντηση της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας τον Απρίλιο στο Ντένβερ - συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου αναγνώρισης NEO της ομάδας της και πώς θα βοηθήσει τις προσπάθειες πρόληψης μελλοντικών επιπτώσεων στη Γη.

Ο Mainzer λέει: «Αν βρούμε ένα αντικείμενο μόνο λίγες μέρες από τον αντίκτυπο, περιορίζει σε μεγάλο βαθμό τις επιλογές μας, οπότε στις προσπάθειές μας αναζήτησης επικεντρωθήκαμε στην εύρεση NEO όταν βρίσκονται πιο μακριά από τη Γη, παρέχοντας το μέγιστο χρόνο και άνοιγμα ένα ευρύτερο φάσμα δυνατοτήτων μετριασμού. "

Γίνεστε πιο ζεστοί!

Ο εντοπισμός των NEO δεν είναι εύκολη υπόθεση. Ο Mainzer το περιγράφει σαν να προσπαθεί να εντοπίσει ένα κομμάτι άνθρακα στον νυχτερινό ουρανό.

Επεξηγεί: «Οι NEO είναι εγγενώς λιποθυμικοί επειδή είναι κυρίως πολύ μικροί και πολύ μακριά από εμάς στο διάστημα.

"Προσθέστε σε αυτό το γεγονός ότι μερικά από αυτά είναι τόσο σκοτεινά όσο το γραφίτη του εκτυπωτή και το να προσπαθείτε να τα εντοπίσετε στο μαύρο διάστημα είναι πολύ δύσκολο."

Αυτή είναι μια εικόνα της προτεινόμενης αποστολής φωτογραφικής μηχανής Near-Earth Object (NEOCam), η οποία έχει σχεδιαστεί για την εύρεση, παρακολούθηση και χαρακτηρισμό αστεροειδών και κομητών που πλησιάζουν στη Γη. Χρησιμοποιώντας μια θερμική υπέρυθρη κάμερα, η αποστολή θα μετρήσει τις θερμικές υπογραφές των ΝΕΟ ανεξάρτητα από το αν είναι ανοιχτόχρωμο ή σκούρο χρώμα. Το περίβλημα του τηλεσκοπίου είναι βαμμένο μαύρο για να εκπέμπει αποτελεσματικά τη δική του θερμότητα στο διάστημα και η ασπίδα του ήλιου του επιτρέπει να παρατηρεί κοντά στον Ήλιο όπου οι ΝΕΟ στις περισσότερες τροχιές σαν τη Γη περνούν μεγάλο μέρος του χρόνου τους. Στο παρασκήνιο είναι ένα σύνολο εικόνων των κύριων αστεροειδών ζώνης που συλλέγονται από την πρωτότυπη αποστολή NEOWISE. Οι αστεροειδείς εμφανίζονται ως κόκκινες κουκίδες στα αστέρια και τους γαλαξίες. (NASA)

Αντί να χρησιμοποιεί ορατό φως για να εντοπίζει εισερχόμενα αντικείμενα, η Mainzer και η ομάδα της στο JPL / Caltech δούλεψαν αντ 'αυτού με ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των NEO - τη θερμότητα τους.

Οι αστεροειδείς και οι κομήτες θερμαίνονται από τον ήλιο και έτσι λάμπουν έντονα σε θερμικά - υπέρυθρα - μήκη κύματος. Αυτό σημαίνει ότι είναι πιο εύκολο να εντοπιστούν με το τηλεσκόπιο υπερύθρων Survey Explorer ευρείας περιοχής αντικειμένου Near-Earth (NEOWISE).

Ο Mainzer εξηγεί: «Με την αποστολή NEOWISE μπορούμε να εντοπίσουμε αντικείμενα ανεξάρτητα από το χρώμα της επιφάνειάς τους και να το χρησιμοποιήσουμε για τη μέτρηση των μεγεθών τους και άλλων επιφανειακών ιδιοτήτων».

Η ανακάλυψη των επιφανειακών ιδιοτήτων της NEO παρέχει στην Mainzer και στους συναδέλφους της μια εικόνα για το πόσο μεγάλα είναι τα αντικείμενα και από τι είναι φτιαγμένα, και οι δύο κρίσιμες λεπτομέρειες για την ανάπτυξη μιας αμυντικής στρατηγικής κατά ενός NEO που απειλεί τη Γη.

Για παράδειγμα, μια αμυντική στρατηγική είναι να «ωθήσουμε» φυσικά έναν ΝΕΟ μακριά από μια τροχιά πρόσκρουσης στη Γη. Το ζήτημα είναι, για τον υπολογισμό της ενέργειας που απαιτείται για αυτό το nudge, οι λεπτομέρειες της μάζας NEO, και επομένως το μέγεθος και η σύνθεση, είναι ζωτικής σημασίας.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο NEOWISE εντόπισε τον κομήτη C / 2013 US10 Catalina με ταχύτητα από τη Γη στις 28 Αυγούστου 2015. Αυτός ο κομήτης ανέβηκε από το Oort Cloud, το κέλυφος από κρύο, παγωμένο υλικό που περιβάλλει τον Ήλιο στο πιο μακρινό μέρος του ηλιακού συστήματος μακριά πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα. Το NEOWISE συνέλαβε τον κομήτη καθώς έπεσε με δραστηριότητα που προκλήθηκε από τη ζέστη του Ήλιου. Στις 15 Νοεμβρίου 2015, ο κομήτης έκανε την πιο κοντινή του προσέγγιση στον Ήλιο, βυθίζοντας μέσα στην τροχιά της Γης. είναι πιθανό ότι είναι η πρώτη φορά που αυτός ο αρχαίος κομήτης ήταν ποτέ τόσο κοντά στον Ήλιο. NEOWISE παρατήρησε τον κομήτη σε δύο ευαίσθητα στη θερμότητα μήκη κύματος υπέρυθρων, 3,4 και 4,6 μικρά, τα οποία είναι χρωματικά κωδικοποιημένα ως κυανό και κόκκινο σε αυτήν την εικόνα. Ο NEOWISE εντόπισε αυτόν τον κομήτη αρκετές φορές το 2014 και το 2015. πέντε από τις εκθέσεις εμφανίζονται εδώ σε μια συνδυασμένη εικόνα που απεικονίζει την κίνηση του κομήτη απέναντι από τον ουρανό. Οι άφθονες ποσότητες αερίου και σκόνης που εκπέμπονται από τον κομήτη φαίνονται κόκκινες σε αυτήν την εικόνα επειδή είναι πολύ κρύες, πολύ πιο κρύες από τις αστέρες του φόντου. (NASA)

Η εξέταση της σύνθεσης των αστεροειδών θα βοηθήσει επίσης τους αστρονόμους να κατανοήσουν πώς οι συνθήκες υπό τις οποίες σχηματίστηκε το ηλιακό σύστημα.

Ο Μάιντζερ λέει: «Αυτά τα αντικείμενα είναι εγγενώς ενδιαφέροντα, επειδή ορισμένα πιστεύεται ότι είναι τόσο παλιά όσο το αρχικό υλικό που αποτελούσε το ηλιακό σύστημα.

«Ένα από τα πράγματα που έχουμε ανακαλύψει είναι ότι οι NEO είναι πολύ διαφορετικοί στη σύνθεση.»

Η Mainzer επιθυμεί τώρα να αξιοποιήσει τις εξελίξεις στην τεχνολογία της κάμερας για να βοηθήσει στην αναζήτηση NEO. Λέει: «Προτείνουμε στη NASA ένα νέο τηλεσκόπιο, τη φωτογραφική μηχανή Near-Earth Object (NEOCam), για να κάνει μια πολύ πιο ολοκληρωμένη δουλειά χαρτογράφησης τοποθεσιών αστεροειδών και μέτρησης των μεγεθών τους».

Φυσικά, η NASA δεν είναι η μόνη διαστημική υπηρεσία που προσπαθεί να κατανοήσει τους NEO - η αποστολή της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Εξερεύνησης Αεροδιαστημικής (JAXA) Hayabusa 2 σχεδιάζει να συλλέξει δείγματα από έναν αστεροειδή. Στην παρουσίασή της, η Mainzer εξηγεί πώς η NASA συνεργάζεται με την παγκόσμια διαστημική κοινότητα σε μια διεθνή προσπάθεια να υπερασπιστεί τον πλανήτη από τον αντίκτυπο NEO.