Οι αστεροειδείς δολοφόνοι κρύβονται σε κοινή θέα. Ένα νέο εργαλείο βοηθά να τα εντοπίσετε.

0 37

Ο Εντ Λου θέλει να σώσει τη Γη από δολοφόνους αστεροειδείς.

Ή τουλάχιστον, αν υπάρχει ένας μεγάλος διαστημικός βράχος που διασχίζει το δρόμο μας, ο Δρ Λου, πρώην αστροναύτης της NASA με διδακτορικό στην εφαρμοσμένη φυσική, θέλει να τον βρει πριν μας χτυπήσει — ελπίζουμε με χρόνια προειδοποίησης και μια ευκαιρία για την ανθρωπότητα να το εκτρέψω.

Την Τρίτη, το B612 Foundation, μια μη κερδοσκοπική ομάδα που βοήθησε στην ίδρυση του Δρ. Lu, ανακοίνωσε την ανακάλυψη περισσότερων από 100 αστεροειδών. (Το όνομα του ιδρύματος είναι ένα νεύμα στο παιδικό βιβλίο του Antoine de Saint-Exupéry, «Ο Μικρός Πρίγκιπας», ο B612 είναι ο οικιακός αστεροειδής του κύριου χαρακτήρα.)

Αυτό από μόνο του δεν είναι αξιοσημείωτο. Νέοι αστεροειδείς αναφέρονται συνεχώς από παρατηρητές ουρανού σε όλο τον κόσμο. Αυτό περιλαμβάνει ερασιτέχνες με τηλεσκόπια στην πίσω αυλή και ρομποτικές έρευνες που σαρώνουν συστηματικά τον νυχτερινό ουρανό.

Αυτό που είναι αξιοσημείωτο είναι ότι το B612 δεν κατασκεύασε νέο τηλεσκόπιο ούτε καν έκανε νέες παρατηρήσεις με τα υπάρχοντα τηλεσκόπια. Αντίθετα, ερευνητές που χρηματοδοτήθηκαν από το B612 εφάρμοσαν υπολογιστική δύναμη αιχμής σε εικόνες ετών – 412.000 από αυτές στα ψηφιακά αρχεία στο Εθνικό Ερευνητικό Εργαστήριο Οπτικής Υπέρυθρης Αστρονομίας ή NOIRLab – για να κοσκινίσουν αστεροειδείς από τις 68 δισεκατομμύρια κουκκίδες κοσμικού φωτός αποτυπώνεται στις εικόνες.

«Αυτός είναι ο σύγχρονος τρόπος αστρονομίας», είπε ο Δρ Λου.

Η έρευνα προσθέτει στις προσπάθειες «πλανητικής άμυνας» που αναλαμβάνονται από τη NASA και άλλους οργανισμούς σε όλο τον κόσμο.

Σήμερα, από τους εκτιμώμενους 25.000 αστεροειδείς κοντά στη Γη με διάμετρο τουλάχιστον 460 πόδια, έχει βρεθεί μόνο το 40% περίπου από αυτούς. Το άλλο 60 τοις εκατό – περίπου 15.000 διαστημικοί βράχοι, ο καθένας με τη δυνατότητα να απελευθερώσει ενέργεια ισοδύναμη με εκατοντάδες εκατομμύρια τόνους TNT σε μια σύγκρουση με τη Γη – παραμένει απαρατήρητη.

Ο B612 συνεργάστηκε με τον Joachim Moeyens, μεταπτυχιακό φοιτητή στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, και τον διδακτορικό του σύμβουλο, Mario Juric, καθηγητή αστρονομίας. Αυτοί και οι συνάδελφοί τους στο Ινστιτούτο Έρευνας Έντασης Δεδομένων στην Αστροφυσική και Κοσμολογία του πανεπιστημίου ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο που είναι σε θέση να εξετάζει αστρονομικές εικόνες όχι μόνο για να εντοπίσει εκείνα τα σημεία φωτός που μπορεί να είναι αστεροειδείς, αλλά και να καταλάβει ποιες κουκκίδες φωτός στις εικόνες που λαμβάνονται σε διαφορετικές νύχτες είναι στην πραγματικότητα ο ίδιος αστεροειδής.

Στην ουσία, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν τρόπο να ανακαλύψουν αυτό που έχει ήδη δει αλλά δεν έχει παρατηρηθεί.

Συνήθως, οι αστεροειδείς ανακαλύπτονται όταν το ίδιο μέρος του ουρανού φωτογραφίζεται πολλές φορές κατά τη διάρκεια μιας νύχτας. Μια λωρίδα του νυχτερινού ουρανού περιέχει ένα πλήθος φωτεινών σημείων. Τα μακρινά αστέρια και οι γαλαξίες παραμένουν στην ίδια διάταξη. Αλλά τα αντικείμενα που είναι πολύ πιο κοντά, μέσα στο ηλιακό σύστημα, κινούνται γρήγορα και οι θέσεις τους μετατοπίζονται κατά τη διάρκεια της νύχτας.

Οι αστρονόμοι αποκαλούν μια σειρά από παρατηρήσεις ενός μεμονωμένου κινούμενου αντικειμένου κατά τη διάρκεια μιας μόνο νύχτας «τροχιά». Ένα tracklet παρέχει μια ένδειξη της κίνησης του αντικειμένου, δείχνοντας στους αστρονόμους πού θα μπορούσαν να το αναζητήσουν μια άλλη νύχτα. Μπορούν επίσης να αναζητήσουν παλαιότερες εικόνες για το ίδιο αντικείμενο.

Πολλές αστρονομικές παρατηρήσεις που δεν αποτελούν μέρος συστηματικών αναζητήσεων για αστεροειδείς καταγράφουν αναπόφευκτα αστεροειδείς, αλλά μόνο σε έναν μόνο χρόνο και τόπο, όχι τις πολλαπλές παρατηρήσεις που απαιτούνται για να συναρμολογηθούν οι τροχιές.

Οι εικόνες του NOIRLab, για παράδειγμα, τραβήχτηκαν κυρίως από το τηλεσκόπιο 4 μέτρων Victor M. Blanco στη Χιλή ως μέρος μιας έρευνας σχεδόν στο ένα όγδοο του νυχτερινού ουρανού για τη χαρτογράφηση της κατανομής των γαλαξιών στο σύμπαν.

Οι πρόσθετες κηλίδες φωτός αγνοήθηκαν, επειδή δεν ήταν αυτό που μελετούσαν οι αστρονόμοι. «Είναι απλώς τυχαία δεδομένα σε τυχαίες εικόνες του ουρανού», είπε ο Δρ Λου.

Αλλά για τον κ. Moeyens και τον Dr. Juric, ένα μόνο φωτεινό σημείο που δεν είναι αστέρι ή γαλαξίας είναι ένα σημείο εκκίνησης για τον αλγόριθμό τους, τον οποίο ονόμασαν Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery, ή THOR.

Η κίνηση ενός αστεροειδούς υπαγορεύεται ακριβώς από τον νόμο της βαρύτητας. Ο THOR κατασκευάζει μια δοκιμαστική τροχιά που αντιστοιχεί στο παρατηρούμενο σημείο φωτός, υποθέτοντας μια ορισμένη απόσταση και ταχύτητα. Στη συνέχεια υπολογίζει πού θα βρισκόταν ο αστεροειδής τις επόμενες και τις προηγούμενες νύχτες. Εάν ένα φωτεινό σημείο εμφανίζεται εκεί στα δεδομένα, θα μπορούσε να είναι ο ίδιος αστεροειδής. Εάν ο αλγόριθμος μπορεί να συνδέσει πέντε ή έξι παρατηρήσεις για μερικές εβδομάδες, αυτός είναι ένας πολλά υποσχόμενος υποψήφιος για ανακάλυψη αστεροειδών.

Κατ ‘αρχήν, υπάρχει ένας άπειρος αριθμός πιθανών δοκιμαστικών τροχιών για εξέταση, αλλά αυτό θα απαιτούσε μια ανέφικτη αιωνιότητα για να υπολογιστεί. Στην πράξη, επειδή οι αστεροειδείς συγκεντρώνονται γύρω από συγκεκριμένες τροχιές, ο αλγόριθμος χρειάζεται να εξετάσει μόνο μερικές χιλιάδες προσεκτικά επιλεγμένες πιθανότητες.

Παρόλα αυτά, ο υπολογισμός χιλιάδων δοκιμαστικών τροχιών για χιλιάδες πιθανούς αστεροειδείς είναι ένα τεράστιο έργο που τραβάει τους αριθμούς. Αλλά η έλευση του υπολογιστικού νέφους – τεράστια υπολογιστική ισχύς και αποθήκευση δεδομένων που διανέμεται στο διαδίκτυο – το καθιστά εφικτό. Η Google συνεισέφερε χρόνο στην πλατφόρμα της Google Cloud στην προσπάθεια.

«Είναι μια από τις πιο cool εφαρμογές που έχω δει», είπε ο Scott Penberthy, διευθυντής εφαρμοσμένης τεχνητής νοημοσύνης στην Google.

Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν «κοσκινίσει» περίπου το ένα όγδοο των δεδομένων ενός μόνο μήνα, Σεπτεμβρίου 2013, από τα αρχεία του NOIRLab. Ο THOR έβγαλε 1.354 πιθανούς αστεροειδείς. Πολλοί από αυτούς ήταν ήδη στον κατάλογο των αστεροειδών που διατηρεί το Κέντρο Μικρών Πλανητών της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης. Μερικά από αυτά είχαν παρατηρηθεί προηγουμένως, αλλά μόνο κατά τη διάρκεια μιας νύχτας και η τροχιά δεν ήταν αρκετή για να καθορίσει με σιγουριά μια τροχιά.

Το Minor Planet Center έχει επιβεβαιώσει 104 αντικείμενα ως νέες ανακαλύψεις μέχρι στιγμής. Το αρχείο NOIRLab περιέχει δεδομένα επτά ετών, που υποδηλώνουν ότι υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες αστεροειδείς που περιμένουν να βρεθούν.

«Νομίζω ότι είναι φοβερό,», είπε ο Matthew Payne, διευθυντής του Minor Planet Center, ο οποίος δεν ασχολήθηκε με την ανάπτυξη του THOR. «Πιστεύω ότι είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον και μας επιτρέπει επίσης να χρησιμοποιούμε καλά τα αρχειακά δεδομένα που υπάρχουν ήδη

Ο αλγόριθμος έχει διαμορφωθεί επί του παρόντος ώστε να βρίσκει μόνο τους αστεροειδείς της κύριας ζώνης, αυτούς με τροχιές μεταξύ Άρη και Δία, και όχι αστεροειδείς κοντά στη Γη, αυτούς που θα μπορούσαν να συγκρουστούν με τον πλανήτη μας. Ο εντοπισμός αστεροειδών κοντά στη Γη είναι πιο δύσκολος επειδή κινούνται πιο γρήγορα. Διαφορετικές παρατηρήσεις του ίδιου αστεροειδούς μπορούν να διαχωριστούν μακρύτερα σε χρόνο και απόσταση, και ο αλγόριθμος πρέπει να εκτελέσει περισσότερους αριθμούς για να κάνει τις συνδέσεις.

«Σίγουρα θα λειτουργήσει», είπε ο κ. Moeyens. «Δεν υπάρχει λόγος να μην μπορεί. Πραγματικά δεν είχα την ευκαιρία να το δοκιμάσω.”

Το THOR όχι μόνο έχει την ικανότητα να ανακαλύπτει νέους αστεροειδείς σε παλιά δεδομένα, αλλά θα μπορούσε επίσης να μεταμορφώσει μελλοντικές παρατηρήσεις. Πάρτε, για παράδειγμα, το Παρατηρητήριο Vera C. Rubin, παλαιότερα γνωστό ως Large Synoptic Survey Telescope, που βρίσκεται υπό κατασκευή στη Χιλή.

Χρηματοδοτούμενο από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το Παρατηρητήριο Rubin είναι ένα τηλεσκόπιο 8,4 μέτρων που θα σαρώνει επανειλημμένα τον νυχτερινό ουρανό για να παρακολουθεί τι αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

Μέρος της αποστολής του παρατηρητηρίου είναι να μελετήσει τη μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος και να εντοπίσει μακρινά αστέρια που εκρήγνυνται, γνωστά και ως σουπερνόβα. Πιο κοντά στο σπίτι, θα εντοπίσει επίσης ένα πλήθος μικρότερων από έναν πλανήτη σωμάτων που σφυρίζουν γύρω από το ηλιακό σύστημα.

Πριν από αρκετά χρόνια, ορισμένοι επιστήμονες πρότειναν ότι τα μοτίβα παρατήρησης του τηλεσκοπίου Rubin θα μπορούσαν να προσαρμοστούν έτσι ώστε να μπορεί να εντοπίσει περισσότερες τροχιές αστεροειδών και έτσι να εντοπίσει πιο γρήγορα περισσότερους από τους επικίνδυνους, άγνωστους ακόμη αστεροειδείς. Αλλά αυτή η αλλαγή θα είχε επιβραδύνει άλλες αστρονομικές έρευνες.

Εάν ο αλγόριθμος THOR αποδειχθεί ότι λειτουργεί καλά με τα δεδομένα Rubin, τότε το τηλεσκόπιο δεν θα χρειάζεται να σαρώνει το ίδιο μέρος του ουρανού δύο φορές τη νύχτα, επιτρέποντάς του να καλύπτει διπλάσια περιοχή.

«Αυτό θα μπορούσε κατ’ αρχήν να είναι επαναστατικό, ή τουλάχιστον πολύ σημαντικό», είπε ο Ζέλικο Ίβέζιτς, διευθυντής του τηλεσκοπίου και συγγραφέας σε μια επιστημονική εργασία που περιέγραφε το THOR και το δοκίμαζε σε σχέση με παρατηρήσεις.

Εάν το τηλεσκόπιο μπορούσε να επιστρέφει στο ίδιο σημείο στον ουρανό κάθε δύο νύχτες αντί για κάθε τέσσερις, αυτό θα μπορούσε να ωφελήσει άλλες έρευνες, συμπεριλαμβανομένης της αναζήτησης σουπερνόβα.

«Αυτό θα ήταν άλλος ένας αντίκτυπος του αλγορίθμου που δεν έχει καν να κάνει με αστεροειδείς», είπε ο Δρ. Ivezic. «Αυτό δείχνει όμορφα πώς αλλάζει το τοπίο. Το οικοσύστημα της επιστήμης αλλάζει επειδή το λογισμικό τώρα μπορεί να κάνει πράγματα που πριν από 20, 30 χρόνια ούτε καν ονειρευόσασταν, ούτε καν θα σκεφτόσασταν

Για τον Dr. Lu, ο THOR προσφέρει έναν διαφορετικό τρόπο για να επιτύχει τους ίδιους στόχους που είχε πριν από μια δεκαετία.

Τότε, το B612 είχε το βλέμμα του σε ένα φιλόδοξο και πολύ πιο ακριβό έργο. Ο μη κερδοσκοπικός οργανισμός επρόκειτο να κατασκευάσει, να εκτοξεύσει και να λειτουργήσει το δικό του διαστημικό τηλεσκόπιο με το όνομα Sentinel.

Εκείνη την εποχή, ο Δρ Lu και οι άλλοι ηγέτες του B612 ήταν απογοητευμένοι από τον αργό ρυθμό της αναζήτησης επικίνδυνων διαστημικών βράχων. Το 2005, το Κογκρέσο εξέδωσε εντολή στη NASA να εντοπίσει και να παρακολουθεί το 90 τοις εκατό των αστεροειδών κοντά στη Γη με διάμετρο 460 πόδια ή περισσότερο έως το 2020. Αλλά οι νομοθέτες δεν έδωσαν ποτέ τα χρήματα που χρειαζόταν η NASA για να ολοκληρώσει το έργο και η προθεσμία παρήλθε με λιγότερο από οι μισοί από αυτούς τους αστεροειδείς που βρέθηκαν.

Η συγκέντρωση 450 εκατομμυρίων δολαρίων από ιδιώτες δωρητές για την αναδοχή του Sentinel ήταν δύσκολη για το B612, ειδικά επειδή η NASA εξέταζε ένα δικό της διαστημικό τηλεσκόπιο εύρεσης αστεροειδών.

Όταν το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών έδωσε το πράσινο φως για την κατασκευή του Παρατηρητηρίου Rubin, το B612 επανεκτίμησε τα σχέδιά του. «Θα μπορούσαμε να περιστρέψουμε γρήγορα και να πούμε, «Ποια είναι μια διαφορετική προσέγγιση για να λύσουμε το πρόβλημα που υπάρχουμε να λύσουμε;» είπε ο Δρ Λου.

Το Παρατηρητήριο Rubin πρόκειται να πραγματοποιήσει τις πρώτες δοκιμαστικές παρατηρήσεις του σε περίπου ένα χρόνο και να λειτουργήσει σε περίπου δύο χρόνια. Δέκα χρόνια παρατηρήσεων του Ρούμπιν, μαζί με άλλες αναζητήσεις αστεροειδών θα μπορούσαν τελικά να επιτύχουν τον στόχο του 90% του Κογκρέσου, είπε ο Δρ. Ivezic.

Η NASA επιταχύνει επίσης τις προσπάθειές της για πλανητική άμυνα. Το αστεροειδή τηλεσκόπιό του, με το όνομα NEO Surveyor, βρίσκεται στο στάδιο της προκαταρκτικής σχεδίασης, με στόχο την εκτόξευση το 2026.

Και αργότερα αυτό το έτος, η αποστολή δοκιμής διπλής ανακατεύθυνσης αστεροειδών θα ρίξει ένα βλήμα σε έναν μικρό αστεροειδή και θα μετρήσει πόσο αυτό αλλάζει την τροχιά του αστεροειδούς. Η εθνική διαστημική υπηρεσία της Κίνας εργάζεται σε παρόμοια αποστολή.

Για το B612, αντί να τσακωθεί ένα έργο τηλεσκοπίου που κοστίζει σχεδόν μισό δισεκατομμύριο δολάρια, μπορεί να συμβάλει με λιγότερο δαπανηρές ερευνητικές προσπάθειες όπως το THOR. Την περασμένη εβδομάδα, ανακοίνωσε ότι έλαβε δώρα 1,3 εκατομμυρίων δολαρίων για τη χρηματοδότηση περαιτέρω εργασιών σε υπολογιστικά εργαλεία που βασίζονται σε σύννεφο για την επιστήμη των αστεροειδών. Το ίδρυμα έλαβε επίσης επιχορήγηση από τη Χειροποίητη Βότκα του Τίτο που θα αντιστοιχεί έως και 1 εκατομμύριο δολάρια από άλλους δωρητές.

Ο B612 και ο Dr. Lu δεν προσπαθούν τώρα απλώς να σώσουν τον κόσμο. «Είμαστε η απάντηση σε μια ασήμαντη ερώτηση σχετικά με το πώς η βότκα σχετίζεται με τους αστεροειδείς». αυτός είπε.

Αφήστε μια απάντηση

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί.

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί cookies για να βελτιώσει την εμπειρία σας. Θα υποθέσουμε ότι είστε εντάξει με αυτό, αλλά μπορείτε να εξαιρεθείτε εάν το επιθυμείτε. Αποδέχομαι Διαβάστε περισσότερα