Asteroides mortales escondidos a plena vista. Una nueva herramienta ayuda a su descubrimiento.

Ed Law quiere salvar la Tierra de asteroides mortales.

O al menos, si hay una gran roca espacial en camino, el Dr. Lu, un exastronauta de la NASA con un doctorado en física aplicada, quiere encontrarla antes de que nos golpee, con suerte con años de advertencia y oportunidad para la humanidad. . gastarlo.

El martes, la Fundación B612, un grupo sin fines de lucro que el Dr. Lu ayudó a fundar, anunció el descubrimiento de más de 100 asteroides. (El nombre de la institución es una referencia al libro infantil de Antoine de Saint-Exupery, “El Principito”; B612 es el asteroide principal del personaje).

Esto en sí mismo no se nota. Los observadores del cielo de todo el mundo informan constantemente sobre nuevos asteroides. Esto incluye aficionados con telescopios de jardín y sondeos robóticos que examinan sistemáticamente el cielo nocturno.

Sorprendentemente, B612 no construyó un nuevo telescopio ni hizo nuevas observaciones con los telescopios existentes. En cambio, los investigadores financiados por B612 aplicaron capacidades computacionales sofisticadas a imágenes de hace años, 412,000 de ellas en los Archivos digitales del Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica Infrarroja, o NOIRLab, para separar los asteroides de 68 mil millones de puntos de luz cósmica. capturado en las imágenes.

Este es el método moderno de la astronomía.” dijo el Dr. Lu.

Buscar agrega a Esfuerzos de “defensa planetaria” de la NASA y otras organizaciones alrededor del mundo.

Hoy, de los 25,000 asteroides cercanos a la Tierra que tienen al menos 460 pies de diámetro, solo se ha encontrado alrededor del 40 por ciento. El 60 por ciento restante, alrededor de 15,000 rocas espaciales, cada una con el potencial de liberar energía equivalente a cientos de millones de toneladas de TNT en una colisión con la Tierra, permanece sin descubrir.

B612 colaboró ​​con Joachim Moeyens, un estudiante graduado de la Universidad de Washington, y el asesor de doctorado, Mario Juric, profesor de astronomía. Ellos y sus colegas del Instituto de Investigación Intensiva de Datos en Astrofísica y Cosmología de la universidad han desarrollado un algoritmo capaz de examinar imágenes astronómicas no solo para determinar qué puntos de luz podrían ser asteroides, sino también para ver qué puntos de luz en imágenes tomadas noches diferentes. son en realidad el mismo asteroide.

Esencialmente, los investigadores desarrollaron una forma de detectar lo que realmente se vio pero no se observó.

Por lo general, los asteroides se descubren cuando la misma parte del cielo se fotografía varias veces durante una sola noche. Un trozo del cielo nocturno contiene muchos puntos de luz. Las estrellas y galaxias distantes permanecen en el mismo orden. Pero los objetos mucho más cercanos, dentro del sistema solar, se mueven rápidamente y sus posiciones cambian en el transcurso de la noche.

Los astrónomos llaman “seguimiento” a una serie de observaciones de un solo objeto en movimiento durante una noche. El rastreador proporciona una indicación del movimiento del objeto, guiando a los astrónomos hacia donde podrían estar buscando otra noche. También pueden buscar fotos antiguas del mismo objeto.

Muchas observaciones astronómicas que no forman parte de búsquedas sistemáticas de asteroides inevitablemente registran asteroides, pero solo en un momento y lugar únicos, no las múltiples observaciones necesarias para reconstruir los pequeños caminos.

Por ejemplo, las imágenes de NOIRLab fueron tomadas principalmente por el telescopio Victor M. Blanco de 4 metros en Chile como parte de un estudio de casi una octava parte del cielo nocturno para mapear la distribución de galaxias en el universo.

Los puntos extra de luz fueron ignorados, porque no eran lo que estaban estudiando los astrónomos. “Son solo datos aleatorios en imágenes aleatorias del cielo”, dijo el Dr. Lu.

Pero para el Sr. Moeyens y el Dr. Juric, un único punto de luz que no es una estrella o una galaxia es el punto de partida de su algoritmo, al que llamaron Recuperación de la órbita heliocéntrica sin rieles, o THOR.

La ley de la gravedad controla el movimiento del asteroide. THOR crea una órbita de prueba correspondiente al punto de luz observado, asumiendo una cierta distancia y velocidad. Luego calcula dónde estuvo el asteroide en las noches siguientes y anteriores. Si aparece un punto de luz allí en los datos, podría ser el mismo asteroide. Si el algoritmo puede unir cinco o seis observaciones en unas pocas semanas, es un candidato prometedor para descubrir un asteroide.

En principio, hay un número infinito de posibles órbitas de prueba para examinar, pero esto nunca es impráctico de calcular. En la práctica, dado que los asteroides se agrupan alrededor de ciertas órbitas, el algoritmo solo necesita considerar unos pocos miles de posibilidades cuidadosamente seleccionadas.

Sin embargo, calcular miles de órbitas de prueba para miles de asteroides potenciales es una tarea abrumadora para descifrar los números. Pero el advenimiento de la computación en la nube, el poder de cómputo masivo y el almacenamiento de datos distribuidos a través de Internet, lo hace posible. Google contribuyó tiempo en su plataforma Google Cloud a este esfuerzo.

“Es una de las mejores aplicaciones que he visto”, dijo Scott Benberthy, Director de Inteligencia Artificial Aplicada de Google.

Hasta ahora, los científicos han examinado alrededor de una octava parte de los datos de un mes, septiembre de 2013, de los archivos de NOIRLab. THOR ha producido 1.354 asteroides potenciales. Varios de ellos ya estaban en el catálogo de asteroides mantenido por el Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional. Algunos de ellos han sido observados previamente, pero durante solo una noche y el pequeño camino no fue suficiente para determinar con confianza una órbita.

El Minor Planet Center ha confirmado que 104 objetos son nuevos descubrimientos hasta el momento. El archivo de NOIRLab contiene siete años de datos, lo que indica que hay decenas de miles de asteroides esperando a ser encontrados.

“Creo que es guayY eldijo Matthew Payne, director del Minor Planet Center, que no participó en el desarrollo de THOR. “Creo que es muy interesante y además nos permite hacer un buen uso de los datos de archivo que ya existen. “

Actualmente, el algoritmo está configurado para encontrar solo asteroides del cinturón principal, aquellos con órbitas entre Marte y Júpiter, y no asteroides cercanos a la Tierra, aquellos que podrían colisionar con nuestro planeta. Reconocer los asteroides cercanos a la Tierra es más difícil porque se mueven más rápido. Las diferentes observaciones del mismo asteroide se pueden separar remotamente en tiempo y distancia, y el algoritmo necesita hacer más cálculos numéricos para hacer las conexiones.

“Ciertamente tendrá éxito”, dijo el Sr. Moen. “No hay razón por la que no lo haría. Realmente no he tenido la oportunidad de probarlo”.

THOR no solo tiene la capacidad de descubrir nuevos asteroides en datos antiguos, sino que también puede alterar observaciones futuras. Tomar como ejemplo, Observatorio Vera C Robinanteriormente conocido como el Gran Telescopio de Rastreo Universal, se encuentra actualmente en construcción en Chile.

Financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Observatorio Rubin es un telescopio de 8,4 metros que escanea con frecuencia el cielo nocturno para rastrear los cambios a lo largo del tiempo.

Parte de la misión del observatorio es estudiar la estructura a gran escala del universo e identificar supernovas distantes, también conocidas como supernovas. Más cerca de casa, también descubrirá una gran cantidad de objetos más pequeños que un planeta que orbitan alrededor del sistema solar.

Hace varios años, algunos científicos sugirieron que los patrones de observación del Telescopio Rubin podrían modificarse para que pudiera localizar más impactos de asteroides y, por lo tanto, localizar más rápidamente asteroides más peligrosos aún por descubrir. Pero este cambio habría ralentizado otras investigaciones astronómicas.

Si el algoritmo THOR demuestra funcionar bien con los datos de Rubin, el telescopio no necesitaría escanear la misma parte del cielo dos veces por noche, lo que le permitiría cubrir el doble del área.

“En principio, esto podría ser revolucionario, o al menos muy importante”, dijo Zeljko Ivezic, director del telescopio y autor de un artículo científico que describe THOR y lo compara con las observaciones.

Si el telescopio puede regresar al mismo lugar en el cielo cada dos noches en lugar de cada cuatro noches, podría beneficiar otras investigaciones, incluida la búsqueda de supernovas.

“Este sería otro efecto del algoritmo que no tiene nada que ver con los asteroides”, dijo el Dr. Evezek. “Muestra muy bien cómo está cambiando el panorama. El ecosistema de la ciencia está cambiando porque ahora el software puede hacer cosas con las que ni siquiera hubieras soñado hace 20 o 30 años y que ni siquiera hubieras pensado”.. “

Para el Dr. Lu, THOR ofrece una forma diferente de lograr los mismos objetivos que tenía hace una década.

En ese momento, B612 estaba considerando un proyecto ambicioso y mucho más costoso. La organización sin fines de lucro debía construir, lanzar y operar su propio telescopio espacial llamado Sentinel.

En ese momento, el Dr. Lu y los otros líderes de B612 estaban frustrados por la lentitud de la búsqueda de rocas espaciales peligrosas. En 2005, el Congreso ordenó a la NASA que localizara y rastreara el 90 por ciento de los asteroides cercanos a la Tierra de 460 pies o más de diámetro para el 2020. Pero los legisladores no han proporcionado el dinero que la NASA necesita para hacer el trabajo, y la fecha límite ha vencido con menos de la mitad se encuentran esos asteroides.

Recaudar $ 450 millones de donantes privados para suscribirse a Sentinel fue un desafío para B612, especialmente porque la NASA estaba considerando construir su propio telescopio espacial para detectar asteroides.

Cuando la Fundación Nacional de Ciencias dio el visto bueno para el Observatorio Rubin, B612 reevaluó sus planes. “Podemos dar la vuelta rápidamente y decir: ‘¿Cuál es el enfoque diferente para resolver el problema que estamos allí para resolver?'”, dijo el Dr. Lu. “

El Observatorio Rubin debe realizar sus primeras observaciones de prueba en aproximadamente un año y estar operativo en aproximadamente dos años. El Dr. Evcic dijo que diez años de observaciones de Rubin, combinados con otras búsquedas de asteroides, podrían alcanzar la meta del 90 por ciento del Congreso.

La NASA también está acelerando los esfuerzos de defensa planetaria. Su telescopio de asteroides, llamado NEO Surveyor, se encuentra en la fase de diseño inicial y tiene como objetivo lanzarse en 2026.

Y más adelante este año, la misión de prueba de redirección de doble asteroide lanzará un proyectil a un asteroide pequeño y medirá cuánto ha cambiado la trayectoria del asteroide. La Agencia Espacial Nacional de China está trabajando en una misión similar.

Para B612, en lugar de pelearse por un proyecto de telescopio que cuesta casi quinientos millones de dólares, podría contribuir a esfuerzos de investigación menos costosos como THOR. La semana pasada, anunció que había recibido 1,3 millones de dólares en obsequios para financiar más trabajos sobre herramientas de computación en la nube para la ciencia de asteroides. La fundación también recibió una subvención de Tito’s Handmade Vodka que igualará hasta $1 millón de otros donantes.

B612 y el Dr. Lu ahora no solo están tratando de salvar el mundo. “Respondemos una pregunta trivial sobre cómo se relaciona el vodka con los asteroides”. Él dijo.