|
Сократили время для измерения расстояний до астероидов
|
|
|
|
Все мы знаем, что астероиды существуют, что некоторые из них пролетают в опасной близости от Земли и что они уже сталкивались с Землей раньше с катастрофическими последствиями. Недавнее открытие астероида 2024 YR4 напоминает нам о постоянной угрозе, которую представляют астероиды. Предпринимаются организованные усилия по поиску опасных космических объектов и определению того, как далеко они находятся и куда приведут их орбиты. Команда ученых разработала метод, который поможет нам быстрее определить расстояние до астероида, что является важной частью определения его орбиты.
|
|
|
|
Наша проблема, связанная с астероидами, сосредоточена на NEOs или объектах, сближающихся с Землей. Это астероиды, расстояние от которых до Солнца составляет менее 1,3 астрономической единицы (AU). (Небольшое количество NEOs являются кометами). Всего насчитывается более 37 000 NEOs, и, хотя потенциальные столкновения с ними редки, результаты могут быть катастрофическими. Учитывая то, что случилось с динозаврами, здесь не так уж много места для самодовольства или высокомерия.
|
|
|
|
Крупные астероиды в главном поясе астероидов (MAB) легче изучать. Их большие размеры означают, что при наблюдении они дают более мощный сигнал, и астрономам легче определить их орбиты. Однако в MAB есть много астероидов меньшего размера, около 100-200 метров в диаметре. Их могут быть сотни миллионов. Они достаточно велики, чтобы уничтожить целые города, если столкнутся с Землей, и их сложнее отследить. Первым шагом в определении их орбит является определение расстояния до них, что является сложной задачей и требует времени.
|
|
|
|
|
|
|
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Astronomical Journal, представлен новый метод определения расстояний до астероидов за гораздо меньшее время. Оно называется "Измерение расстояний до астероидов с помощью одной обсерватории за одну ночь с помощью телескопов, которые будут использоваться для всего неба" и доступно на сервере препринтов arXiv. Ведущим автором является Мэрианн Фернандес с факультета электротехники и вычислительной техники Университета Дьюка.
|
|
|
|
Обсерватория Веры Рубин (VRO) должна впервые засветиться в июле 2025 года. Одной из ее научных целей является поиск большего количества мелких объектов в Солнечной системе, включая астероиды, путем сканирования всего видимого южного неба каждые несколько ночей. Если он движется и отражает свет, у VRO есть хорошие шансы обнаружить его. Однако он не будет автоматически определять расстояние до астероидов.
|
|
|
|
"Когда астероиды измеряются в короткие сроки наблюдения, основная неопределенность при построении орбиты обусловлена неопределенностью расстояния до NEOs", - пишут авторы новой статьи. Они утверждают, что их метод может сократить время, необходимое для определения расстояния до астероида, до одной ночи наблюдений. Он основан на методе, называемом топоцентрическим параллаксом.
|
|
|
|
Топоцентрический параллакс основан на вращении Земли. В статье, опубликованной в 2022 году некоторыми из тех же исследователей, авторы писали, что "Топоцентрический параллакс возникает из-за разнообразия положений обсерватории относительно центра Земли в инерциальной системе отсчета. Наблюдения из нескольких обсерваторий или одной обсерватории позволяют измерить параллакс, поскольку Земля вращается".
|
|
|
|
За два года, прошедшие с момента публикации этой статьи, исследователи усовершенствовали свой метод. Исследование расширяет предыдущие алгоритмы и тестирует методику, используя как синтетические данные, так и реальные наблюдения.
|
|
|
|
"В этой статье мы продолжаем развивать и оценивать этот метод, позволяющий восстанавливать расстояния всего за одну ночь", - пишут авторы в новой статье. "Сначала мы протестировали методику на синтетических данных о 19 различных астероидах в диапазоне от ~ 0,05 до ~ 2,4 а.е.".
|
|
|
|
На рисунке ниже показаны результаты теста с использованием синтетических данных. Каждый астероид наблюдался шесть раз за одну ночь, и для обработки данных использовались два различных уравнения.
|
|
|
|
Исследователи также протестировали свой метод, проведя 15 наблюдений за каждым астероидом в течение пяти ночей (по 3 за ночь). В этом тесте уравнение 1 показало плохие результаты, в то время как уравнение 2 показало хорошие результаты.
|
|
|
|
Конечно, расстояние до астероида повлияло на точность измерений. Чем ближе был объект, тем точнее были измерения. В документе отмечается, что метод позволил восстановить расстояния "с погрешностями всего в ~ 1,3% для более близких объектов (около 0,3 а.е. или менее), принимая во внимание типичные астрометрические погрешности".
|
|
|
|
После этих тестов с использованием синтетических данных команда провела собственные наблюдения двух астероидов за одну ночь, используя другой алгоритм. Реальные наблюдения дали менее точный результат, но все же это было значительное улучшение. Авторы объясняют, что им удалось восстановить расстояния "с точностью до 3%".
|
|
|
|
Итак, к чему сводятся все эти тесты, уравнения и алгоритмы?
|
|
|
|
Когда мы слышим об астероиде, который потенциально может столкнуться с Землей через несколько лет, люди могут задаться вопросом, почему ситуация такая неопределенная. Разве мы не должны знать, движется ли астероид прямо на нас? Определить орбиту этих небольших камней с расстояния в десятки миллионов километров чрезвычайно сложно. Длина солнечной системы составляет почти 150 миллионов километров (93 миллиона миль). Диаметр последнего астероида, вызывающего беспокойство, - 2024 года - составляет всего 40-90 метров (130-300 футов). Эти цифры иллюстрируют проблему.
|
|
|
|
Если этот метод может повысить точность наших измерений расстояний и сделать это на основе наблюдений за одну ночь, это будет большим достижением.
|
|
|
|
Этот метод может быть применен к данным, полученным обсерваторией Веры Рубин и массивом Argus. По словам авторов, "расстояния до NEOs в масштабе ~ 0,5 а.е. могут быть ограничены до уровня ниже процента в течение одной ночи".
|
|
|
|
Как показывает исследование, точность этих измерений, полученных с помощью одной обсерватории, в значительной степени зависит от интервала между отдельными наблюдениями. Если в одну и ту же ночь использовать несколько обсерваторий в разных местах, точность возрастает.
|
|
|
|
Хотя более крупные астероиды, подобные тому, который уничтожил динозавров, как правило, остаются стабильными в главном поясе астероидов, астероиды меньшего размера легче поддаются возмущению и могут стать частью популяции NEOs. Столкновение с астероидом меньшего размера, возможно, и не означает конца цивилизации, но оно все равно может быть чрезвычайно разрушительным.
|
|
|
|
Все, что может сделать человечество, чтобы осознать угрозу астероидов, является разумным. В прошлом на Землю обрушивалось множество астероидов, и это только вопрос времени, когда на нашем пути встретится еще один. Если мы сможем предвидеть это заранее, мы можем попытаться что-то предпринять.
|
|
|
|
Источник
|
