Este o convenție astronomică binecunoscută potrivit căreia Pământul are un singur satelit natural, care este cunoscut (oarecum necreativ) drept „Luna”. Cu toate acestea, astronomii știu de puțin peste un deceniu că Pământul are, de asemenea, o populație a ceea ce sunt cunoscute sub numele de „luni trecătoare”. Acestea sunt o mulțime de obiecte de pe Pământul Apropiat (NEO), care sunt scoase temporar din greutatea Pământului și asumă orbitele de pe planeta noastră.
Potrivit unui nou studiu realizat de o echipă de astronomi Finish și americani, acești orbiteri prinși temporar (TCO) ar putea fi studiați cu ajutorul telescopului de mare sinoptă (LSST) din Chile - care este de așteptat să fie operațional până în 2020. Prin examinarea acestor obiecte cu telescopul de generație următoare, autorii studiului susțin că stăm să învățăm foarte multe despre NEO și chiar să începem să conducem misiuni pentru ei.
Studiul, apărut recent în jurnal Icar, a fost condus de Grigori Fedorets - un doctorat al departamentului de fizică al Universității din Helsinki. I s-au alăturat fizicieni de la Universitatea Tehnologică din Luleå, de la Institutul de Cercetare Intensivă a Datelor de la Washington din Institutul de Astrofizică și Cosmologie (DIRAC) și de la Universitatea din Hawaii.
Conceptul de TCOs a fost postulat pentru prima dată în 2006 în urma descoperirii și caracterizării RH120, un obiect care măsoară diametrul de 2 până la 3 metri (6,5-10 ft) care orbitează în mod normal la Soare. La fiecare douăzeci și ceva de ani, acesta apropie aproape de sistemul Pământ-Lună și este capturat temporar de gravitația Pământului.
Observațiile ulterioare ale NEO - cum ar fi asteroizii 1991 VG și meteorii EN130114 - au adăugat o greutate suplimentară acestei teorii și au permis astronomilor să plaseze constrângeri asupra populațiilor de TCO. Aceasta a dus la concluzia că sateliții capturați temporar vin în două populații. Pe de o parte, există TCO-uri, care fac echivalentul a cel puțin unei revoluții în jurul Pământului în timp ce sunt capturate.
În al doilea rând, există flybys-uri captate temporar (TCFs), care fac echivalentul a mai puțin de o revoluție în timp ce sunt capturate. Potrivit Fedorets și colegii săi, aceste obiecte sunt o țintă atrăgătoare pentru cercetare și întâlnire cu nave spațiale - fie sub forma unor misiuni de dimensiune CubeSat, fie cu nave spațiale mai mari, care ar putea conduce misiuni de retur de probă.
Pentru început, studiul acestor obiecte ar permite astronomilor să restricționeze mărimea și frecvența NEO-urilor care variază ca mărime de la 1/10 de metru până la 10 metri în diametru, care nu sunt bine înțelese. De obicei, aceste obiecte sunt prea mici și prea slabe pentru ca majoritatea telescoapelor și tehnicilor să observe eficient.
Monitorizarea și studierea acestei clase speciale de NEO este locul în care LSST intră în joc. Datorită rezoluției ridicate și a sensibilității sale, LSST este de așteptat să devină una dintre facilitățile principale pentru descoperirea NEO-urilor și a obiectelor potențial periculoase, altfel foarte dificil de detectat. După cum a spus Fedorets Space Magazine prin e-mail:
„[E] vine pentru LSST, marea majoritate a lunilor trecătoare vor fi prea slabe pentru a fi descoperite. Cu toate acestea, va fi singurul sondaj capabil să descopere orice lună tranzitorie în mod regulat ... Caracteristicile LSST care sunt deosebit de potrivite pentru detectarea TCO includ: un câmp de vedere mare; limitarea mărimii V = 24,7, permițând detectarea obiectelor slabe; modul operațional, cu observații din spate și urmărire rapidă a aceluiași câmp inițial în aceeași noapte, contribuind la identificarea obiectelor trase cu mișcare rapidă. "
Odată ce acesta este în funcțiune, telescopul LSST va efectua un sondaj de 10 ani care va aborda unele dintre cele mai stringente întrebări despre structura și evoluția Universului. Acestea includ misterele materiei întunecate și ale energiei întunecate și formarea și structura Căii Lactee. De asemenea, va dedica timp de observare Sistemului Solar, în speranța de a afla mai multe despre populațiile minore ale planetei și NEO-urile.
Pentru a determina câte TCOs va detecta LSST, echipa a efectuat o serie de simulări. Munca lor se bazează pe un studiu anterior realizat în 2014 de dr. Bryce Bolin din Caltech și colegii săi, unde au evaluat actualele și viitoarele generații astronomice. Acest studiu a indicat modul în care LSST va fi extrem de eficient la detectarea lunilor tranzitorii.
Pentru studiul lor, Fedorets a reconsiderat activitatea lui Bolin și a realizat propria analiză. După cum a descris-o:
„[O] populație sintetică a lunilor tranzitorii a fost efectuată prin intermediul simulării punctului LSST. Analiza inițială a arătat că sistemul de prelucrare a obiectelor în mișcare a LSST ar putea recunoaște doar trei obiecte în patru ani (cadența a trei detecții pe o perioadă de 15 zile). Acest lucru părea [ca] un număr mic, așa că am efectuat analize suplimentare. Am selectat toate observațiile cu cel puțin două observații și am efectuat determinarea orbitelor și legarea orbitală cu metode alternative la MOPS. Acest tratament special a mărit numărul de candidați lunari tranzitorii observabili cu un ordin de mărime. ”
La final, Fedorets și echipa sa au ajuns la concluzia că folosind LSST și software-ul modern de identificare automată a asteroizilor - aka. un sistem de procesare a obiectelor în mișcare (MOPS) - un TCO ar putea fi descoperit o dată în fiecare an. Această rată ar putea fi crescută la un TCO la fiecare două luni, dacă instrumente software suplimentare sunt dezvoltate special pentru identificarea TCO-urilor care ar putea completa un MOPS de bază.
În cele din urmă, studiul TCO-urilor va fi benefic pentru astronomi din mai multe motive. Pentru început, există un decalaj între studiul asteroizilor mai mari și al bolidelor mai mici - meteoriști mici care ard în mod regulat în atmosfera Pământului. Cele care se încadrează între ele, care de regulă măsoară între 1 și 40 de metri (~ 3 - 130 ft) în diametru, nu sunt în prezent limitate.
"Lunile tranzitorii sunt o populație bună pentru a restricționa acest interval de mărime, deoarece la aceste intervale de mărime, acestea ar trebui să apară în mod regulat și să fie detectate cu LSST", spune Fedorets. „Mai mult, TCO-urile sunt ținte excepționale pentru misiunile [in situ]. Au fost livrate „gratuit” în apropierea Pământului. Prin urmare, este necesară o cantitate relativ mică de combustibil pentru a le ajunge. Misiunile potențiale pot fi proiectate ca misiuni flyby in situ (de exemplu, din clasa CubeSat), sau ca primii pași în utilizarea resurselor de asteroizi. "
Un alt beneficiu al studiului acestor obiecte este modul în care aceștia vor ajuta astronomii să înțeleagă mai bine obiectele potențial periculoase (PHO). Acest termen este folosit pentru a descrie asteroizii care traversează periodic orbita Pământului și prezintă un risc de coliziune. Deși au caracteristici observaționale similare cu TCO-urile, ele pot fi percepute numai pe baza orbitelor lor.
Desigur, Fedorets a subliniat că, în timp ce TCO-urile petrec luni pe orbitele geocentrice, o posibilă misiune de a studia una dintre ele ar trebui să fie cu răspuns rapid în natură. Din fericire, ESA dezvoltă o astfel de misiune sub forma „Interceptorului de comete”, care va fi lansat pe o orbită hibernantă stabilă și activat odată ce o cometă sau un asteroid va intra pe orbita Pământului.
O mai bună înțelegere a sateliților temporari ai Pământului, a obiectelor potențial periculoase și a asteroizilor din apropierea Pământului este doar unul dintre numeroasele beneficii care se așteaptă să provină de la telescoape de generație viitoare precum LSST. Aceste instrumente nu ne vor permite doar să vedem mai departe și cu o mai mare claritate (extinzându-ne astfel cunoștințele despre Sistemul nostru Solar și despre cosmos), de asemenea, ne-ar putea ajuta să ne asigurăm supraviețuirea pe termen lung ca specie.
