Dodelijke asteroïden die zich in het volle zicht verbergen. Een nieuwe tool helpt bij hun ontdekking.

Ed Law wil de aarde redden van dodelijke asteroïden.

Of tenminste, als er een grote ruimterots onze kant op komt, wil dr. Lu, een voormalige NASA-astronaut met een doctoraat in de toegepaste natuurkunde, het vinden voordat het ons bereikt – hopelijk met jarenlange waarschuwing en kansen voor de mensheid . om het uit te geven.

Op dinsdag kondigde de B612 Foundation, een non-profitorganisatie die Dr. Lu hielp oprichten, de ontdekking aan van meer dan 100 asteroïden. (De naam van de instelling is een verwijzing naar het kinderboek van Antoine de Saint-Exupery, “The Little Prince”; B612 is de belangrijkste asteroïde van het personage.)

Op zich valt dit niet op. Er worden voortdurend nieuwe asteroïden gemeld door hemelwachters over de hele wereld. Dit omvat hobbyisten met telescopen in de achtertuin en robotonderzoeken die systematisch de nachtelijke hemel onderzoeken.

Opmerkelijk is dat B612 geen nieuwe telescoop heeft gebouwd en zelfs geen nieuwe waarnemingen heeft gedaan met bestaande telescopen. In plaats daarvan pasten B612-gefinancierde onderzoekers geavanceerde rekencapaciteiten toe op jaren oude afbeeldingen – 412.000 daarvan in de Digital Archives van het National Infrared Optical Astronomy Research Laboratory, of NOIRLab – om de asteroïden uit 68 miljard punten van kosmisch licht te zeven. vastgelegd op de foto’s.

Dit is de moderne methode van astronomie” zei Dr. Lu.

Zoeken voegt toe aan “Planetaire verdediging”-inspanningen door NASA en andere organisaties rond de wereld.

Tegenwoordig is van de 25.000 nabije-aarde-asteroïden met een diameter van ten minste 460 voet slechts ongeveer 40 procent gevonden. De resterende 60 procent – ongeveer 15.000 ruimterotsen, elk met het potentieel om energie vrij te geven gelijk aan honderden miljoenen tonnen TNT bij een botsing met de aarde – blijft onontdekt.

B612 werkte samen met Joachim Moeyens, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Washington, en doctoraal adviseur, Mario Juric, hoogleraar astronomie. Zij en collega’s van het Institute for Data-Intensive Research in Astrophysics and Cosmology van de universiteit hebben een algoritme ontwikkeld dat in staat is om astronomische afbeeldingen te onderzoeken, niet alleen om te bepalen welke lichtpunten asteroïden kunnen zijn, maar ook om te zien welke lichtpunten in afbeeldingen die verschillende nachten zijn genomen zijn eigenlijk dezelfde asteroïde.

In wezen ontwikkelden de onderzoekers een manier om te detecteren wat daadwerkelijk werd gezien maar niet werd waargenomen.

Gewoonlijk worden asteroïden ontdekt wanneer hetzelfde deel van de lucht meerdere keren wordt gefotografeerd tijdens een enkele nacht. Een stukje van de nachtelijke hemel bevat veel lichtpunten. De verre sterren en sterrenstelsels blijven in dezelfde volgorde. Maar objecten die veel dichterbij zijn, binnen het zonnestelsel, bewegen snel en hun posities veranderen in de loop van de nacht.

Astronomen noemen een reeks waarnemingen van een enkel bewegend object gedurende één nacht een ’tracking’. De tracker geeft een indicatie van de beweging van het object en leidt astronomen naar waar ze mogelijk nog een nacht zoeken. Ze kunnen ook zoeken naar oude foto’s van hetzelfde object.

Veel astronomische waarnemingen die geen deel uitmaken van systematische zoektochten naar asteroïden, registreren onvermijdelijk asteroïden, maar alleen op een enkele tijd en plaats, niet de meerdere waarnemingen die nodig zijn om de kleine paden samen te voegen.

NOIRLab-opnamen zijn bijvoorbeeld voornamelijk gemaakt door de Victor M. Blanco 4-metertelescoop in Chili als onderdeel van een onderzoek van bijna een achtste van de nachtelijke hemel om de verspreiding van sterrenstelsels in het universum in kaart te brengen.

De extra lichtvlekken werden genegeerd, omdat ze niet waren wat astronomen bestudeerden. “Het zijn gewoon willekeurige gegevens in willekeurige foto’s van de lucht”, zei Dr. Lu.

Maar voor Mr. Moeyens en Dr. Juric is een enkel lichtpunt dat geen ster of melkwegstelsel is het startpunt voor hun algoritme, dat ze Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery, of THOR, noemden.

De wet van de zwaartekracht regelt de beweging van de asteroïde. THOR creëert een testbaan die overeenkomt met het waargenomen lichtpunt, uitgaande van een bepaalde afstand en snelheid. Vervolgens berekent het waar de asteroïde zich de volgende en voorgaande nachten bevond. Als daar een lichtpuntje in de gegevens verschijnt, kan het dezelfde asteroïde zijn. Als het algoritme binnen een paar weken vijf of zes waarnemingen aan elkaar kan rijgen, is dat een veelbelovende kandidaat voor het ontdekken van een asteroïde.

In principe zijn er oneindig veel mogelijke testbanen om te onderzoeken, maar dit is nooit onpraktisch om te berekenen. In de praktijk, aangezien asteroïden zich clusteren rond bepaalde banen, hoeft het algoritme slechts een paar duizend zorgvuldig geselecteerde mogelijkheden in overweging te nemen.

Het berekenen van duizenden testbanen voor duizenden potentiële asteroïden is echter een ontmoedigende taak om de cijfers te kraken. Maar de komst van cloud computing – de enorme rekenkracht en gegevensopslag die via internet wordt verspreid – maakt dit mogelijk. Google heeft hier op zijn Google Cloud-platform tijd aan besteed.

“Het is een van de coolste apps die ik heb gezien”, zegt Scott Benberthy, directeur Toegepaste Kunstmatige Intelligentie bij Google.

Tot nu toe hebben wetenschappers ongeveer een achtste van de gegevens gedurende een maand, september 2013, uit de NOIRLab-archieven onderzocht. THOR heeft 1.354 potentiële asteroïden geproduceerd. Verscheidene van hen stonden al in de asteroïde-catalogus die wordt onderhouden door het Minor Planet Center van de International Astronomical Union. Sommigen van hen zijn eerder waargenomen, maar gedurende slechts één nacht en het kleine pad was niet genoeg om met vertrouwen een baan te bepalen.

Het Minor Planet Center heeft bevestigd dat tot nu toe 104 objecten nieuwe ontdekkingen zijn. Het NOIRLab-archief bevat zeven jaar aan gegevens, wat aangeeft dat er tienduizenden asteroïden wachten om gevonden te worden.

“Ik vind het coolEn dezei Matthew Payne, directeur van het Minor Planet Center, die niet betrokken was bij de ontwikkeling van THOR. “Ik vind het heel interessant en het stelt ons ook in staat om goed gebruik te maken van de archiefgegevens die al bestaan. “

Het algoritme is momenteel geconfigureerd om alleen asteroïden in de hoofdgordel te vinden, die met banen tussen Mars en Jupiter, en niet asteroïden in de buurt van de aarde, die zouden kunnen botsen met onze planeet. Het herkennen van asteroïden in de buurt van de aarde is moeilijker omdat ze sneller bewegen. Verschillende waarnemingen van dezelfde asteroïde kunnen op afstand worden gescheiden in tijd en afstand, en het algoritme moet meer rekenwerk doen om de verbindingen te maken.

“Het zal zeker lukken”, zei de heer Moen. “Er is geen reden waarom het niet zou gebeuren. Ik heb echt geen kans gehad om het uit te proberen.”

THOR heeft niet alleen de mogelijkheid om nieuwe asteroïden in oude gegevens te ontdekken, maar het kan ook toekomstige waarnemingen veranderen. Neem bijvoorbeeld, Vera C Robin Observatoriumvoorheen bekend als de Large Universal Survey Telescope, is momenteel in aanbouw in Chili.

Het Rubin Observatory, gefinancierd door de National Science Foundation, is een 8,4-meter telescoop die regelmatig de nachtelijke hemel scant om veranderingen in de loop van de tijd te volgen.

Een deel van de missie van het observatorium is het bestuderen van de grootschalige structuur van het universum en het identificeren van verre supernova’s, ook wel supernova’s genoemd. Dichter bij huis zul je ook een groot aantal objecten ontdekken die kleiner zijn dan één planeet in een baan om het zonnestelsel.

Enkele jaren geleden suggereerden sommige wetenschappers dat de waarnemingspatronen van de Rubin-telescoop zouden kunnen worden gewijzigd, zodat deze meer asteroïde-inslagen zou kunnen lokaliseren en dus meer gevaarlijke, maar onontdekte asteroïden sneller zou kunnen lokaliseren. Maar deze verandering zou ander astronomisch onderzoek hebben vertraagd.

Als het THOR-algoritme goed blijkt te werken met de gegevens van Rubin, zou de telescoop niet twee keer per nacht hetzelfde deel van de hemel hoeven te scannen, maar in plaats daarvan twee keer het gebied kunnen bestrijken.

“Dit zou in principe revolutionair kunnen zijn, of op zijn minst heel belangrijk”, zegt Zeljko Ivezic, telescoopdirecteur en auteur van een wetenschappelijk artikel waarin THOR wordt beschreven en het wordt getoetst aan waarnemingen.

Als de telescoop elke twee nachten naar dezelfde plek aan de hemel kan terugkeren in plaats van elke vier nachten, kan dit ander onderzoek ten goede komen, waaronder het zoeken naar supernova’s.

“Dit zou een ander effect van het algoritme zijn dat niets met asteroïden te maken heeft,” zei Dr. Evezek. “Het laat heel goed zien hoe het landschap verandert. Het wetenschappelijke ecosysteem verandert omdat software nu dingen kan doen waar je 20 of 30 jaar geleden niet eens van had kunnen dromen en waar je niet eens aan had gedacht.”. “

Voor Dr. Lu biedt THOR een andere manier om dezelfde doelen te bereiken die hij tien jaar geleden had.

Destijds had B612 een ambitieus en veel duurder project op het oog. De non-profitorganisatie zou een eigen ruimtetelescoop genaamd Sentinel bouwen, lanceren en exploiteren.

Destijds waren Dr. Lu en de andere leiders van B612 gefrustreerd door het trage tempo van de zoektocht naar gevaarlijke ruimterotsen. In 2005 gaf het Congres NASA de opdracht om tegen 2020 90 procent van de bijna-aardse asteroïden met een diameter van 460 voet of meer te lokaliseren en te volgen. Maar wetgevers hebben niet het geld gegeven dat NASA nodig heeft om de klus te klaren, en de deadline is verstreken met minder dan de helft wordt gevonden, die asteroïden.

Het ophalen van $ 450 miljoen van particuliere donoren om zich te abonneren op Sentinel was een uitdaging voor B612, vooral omdat NASA overwoog om zijn eigen ruimtetelescoop te bouwen om asteroïden te detecteren.

Toen de National Science Foundation groen licht gaf voor het Rubin Observatorium, evalueerde B612 zijn plannen opnieuw. “We kunnen ons snel omdraaien en zeggen: ‘Wat is de andere benadering om het probleem op te lossen dat we moeten oplossen?'”, zei Dr. Lu. “

Het Rubin Observatorium moet over ongeveer een jaar zijn eerste testwaarnemingen doen en over ongeveer twee jaar operationeel zijn. Dr. Evcic zei dat tien jaar observaties van Rubin, gecombineerd met andere zoekopdrachten naar asteroïden, het doel van 90 procent van het Congres zouden kunnen halen.

NASA versnelt ook de planetaire verdedigingsinspanningen. De asteroïde-telescoop, de NEO Surveyor genaamd, bevindt zich in de eerste ontwerpfase en moet in 2026 worden gelanceerd.

En later dit jaar zal de Double Asteroid Redirection Test-missie een projectiel lanceren op een kleine asteroïde en meten hoeveel het pad van de asteroïde is veranderd. China’s National Space Agency werkt aan een soortgelijke missie.

Voor B612, in plaats van te kibbelen over een telescoopproject dat bijna een half miljard dollar kost, zou het kunnen bijdragen aan goedkopere onderzoeksinspanningen zoals THOR. Vorige week kondigde het aan dat het $ 1,3 miljoen aan geschenken had ontvangen om verder werk aan cloud computing-tools voor asteroïdewetenschap te financieren. De stichting heeft ook een subsidie ​​ontvangen van Tito’s Handmade Vodka die tot $ 1 miljoen van andere donoren zal evenaren.

B612 en Dr. Lu proberen nu niet alleen de wereld te redden. “We beantwoorden een triviale vraag over hoe wodka zich verhoudt tot asteroïden.” Hij zei.