Verringern Sie dramatisch die Zeit, die zur Messung von Asteroidenabständen benötigt wird

Wir alle wissen, dass Asteroiden da draußen sind, dass einige von ihnen gefährlich nahe der Erde kommen und dass sie zuvor mit katastrophalen Konsequenzen die Erde getroffen haben. Die jüngste Entdeckung von Asteroiden 2024 YR4 erinnert uns an die anhaltende Bedrohung, die Asteroiden enthalten. Es gibt organisierte Anstrengungen, um gefährliche Weltraumfelsen zu finden und festzustellen, wie weit sie entfernt sind und wo ihre Umlaufbahnen sie führen werden.

Ein Team von Wissenschaftlern hat eine Methode entwickelt, die uns hilft, die Entfernung eines Asteroiden schneller zu bestimmen, ein kritischer Teil der Bestimmung seiner Umlaufbahn.

Unser Asteroidenanliegen konzentriert sich auf NEOs oder nahezu erdende Objekte. Dies sind Asteroiden, deren engste Herangehensweise an die Sonne weniger als 1,3 astronomische Einheiten (AU) beträgt. (Eine kleine Anzahl von NEOs sind Kometen.) Es gibt mehr als 37.000 NEOs, und obwohl potenzielle Auswirkungen selten sind, können die Ergebnisse katastrophal sein. Wenn man bedenkt, was mit den Dinosaurier passiert ist, gibt es nicht viel Platz für Selbstzufriedenheit oder Hybris.

Große Asteroide im Hauptsterngürtel (mAb) sind leichter zu untersuchen. Ihre großen Größen bedeuten, dass sie bei der Beobachtung ein größeres Signal produzieren, und Astronomen können ihre Umlaufbahnen leichter bestimmen. Der mAb hält jedoch viele kleinere Asteroiden mit einem Durchmesser von etwa 100 bis 200 Metern. Es könnte Hunderte von Millionen von ihnen geben. Sie sind groß genug, um ganze Städte zu zerstören, wenn sie die Erde schlagen, und sie sind schwieriger zu verfolgen. Der erste Schritt bei der Ermittlung ihrer Umlaufbahnen besteht darin, ihre Entfernungen zu bestimmen, was schwierig ist und Zeit braucht.

Jüngste Untersuchungen vorgelegt an Das astronomische Journal präsentiert eine neue Methode zur Bestimmung der Asteroidenabstände in viel weniger Zeit. Es trägt den Titel „Messung der Entfernungen zu Asteroiden von einem Observatorium in einer Nacht mit bevorstehenden All-Sky-Teleskopen“ und ist ist verfügbar auf der Arxiv Preprint -Server. Der Hauptautor ist Maryann Fernandes vom Department of Electrical and Computer Engineering der Duke University.

Das Vera Rubin Observatory (VRO) sollte im Juli 2025 sein erstes Licht sehen. Eines seiner wissenschaftlichen Ziele besteht darin, mehr kleine Objekte im Sonnensystem, einschließlich Asteroiden, zu finden, indem alle paar Nächte den gesamten sichtbaren südlichen Himmel gescannt werden. Wenn es Licht bewegt und reflektiert, hat das VRO eine gute Chance, es zu erkennen. Es wird jedoch nicht automatisch die Entfernung zu Asteroiden bestimmen.

„Wenn Asteroiden mit kurzen Beobachtungszeitfenstern gemessen werden, ist die dominante Unsicherheit bei der Umlaufbahn auf die Entfernungsunsicherheit gegenüber dem NEO zurückzuführen“, schreiben die Autoren des neuen Papiers. Sie behaupten, ihre Methode könne die Zeit verkürzen, die benötigt wird, um die Entfernung eines Asteroidens zu einer Nacht der Beobachtungen zu bestimmen. Es basiert auf einer Technik namens Topocentric Parallax.

Die topozentrische Parallaxe basiert auf der Rotation der Erde. In einem 2022 -Artikel einiger der gleichen Forscher schrieben die Autoren, dass „topozentrische Parallaxe in einem Trägheitsreferenzrahmen aus der Vielfalt der Observatory -Positionen in Bezug auf das Zentrum der Erde stammt Parallaxe, weil sich die Erde dreht. „

In den zwei Jahren seit diesem Papier haben die Forscher ihre Methode verfeinert. Die Forschung erweitert frühere Algorithmen und testet die Technik mit synthetischen und realen Beobachtungen.

„In diesem Artikel entwickeln und bewerten wir diese Technik, um Entfernungen so schnell wie eine einzige Nacht wiederherzustellen“, schreiben die Autoren in das neue Papier. „Wir testen zuerst die Technik auf synthetischen Daten von 19 verschiedenen Asteroiden von ~ 0,05 AU bis ~ 2,4 AU.“

Die folgende Abbildung zeigt die Ergebnisse des Tests mit synthetischen Daten. Jeder Asteroid wurde sechs Mal in einer Nacht beobachtet, und zwei verschiedene Gleichungen wurden verwendet, um die Daten zu verarbeiten.

Die Forscher testeten ihre Methode auch, indem sie in fünf Nächten (3 pro Nacht) 15 Beobachtungen jedes Asteroiden angenommen haben. In diesem Test zeigte sich Gleichung 1 schlecht, während Gleichung 2 gut abschnitten.

Natürlich beeinflusste die Entfernung zum Asteroiden die Genauigkeit der Messungen. Je näher das Objekt war, desto genauer war die Messung. Das Papier stellt fest, dass die Methode in der Lage war, Entfernungen „mit Unsicherheiten von nur 1,3% für mehr nahe gelegene Objekte (ca. 0,3 AU oder weniger) wiederherzustellen, wobei typische astrometrische Unsicherheiten angenommen werden“.

Nach diesen Tests mit synthetischen Daten erhielt das Team unter Verwendung eines anderen Algorithmus seine eigenen Einzel-Nacht-Beobachtungen von zwei Asteroiden. Die wirklichen Beobachtungen führten zu einem weniger genauen Ergebnis, aber es war immer noch eine sinnvolle Verbesserung. Die Autoren erklären, dass sie Entfernungen „auf 3%“ zurückerhalten konnten.

Was sind all diese Tests, Gleichungen und Algorithmen?

Wenn wir von einem Asteroiden hören, der in wenigen Jahren möglicherweise die Erde schlagen könnte, können sich die Menschen fragen, warum die Situation so unsicher ist. Sollten wir nicht wissen, ob ein Asteroiden direkt auf uns zu gehen? Es ist extrem schwierig, die Umlaufbahn dieser kleinen Felsen aus zig Millionen km entfernt zu bestimmen. Eine AU beträgt fast 150 Millionen km (93 Millionen Meilen). 2024 Jahre, der jüngste Asteroiden der Besorgnis, hat nur 40 bis 90 Meter (130 bis 300 Fuß) im Durchmesser. Diese Zahlen veranschaulichen das Problem.

Wenn diese Methode die Genauigkeit unserer Distanzmessungen verbessern und sie basierend auf einer einzigen Nacht der Beobachtungen tun kann, ist dies eine große Verbesserung.

Die Technik kann auf Daten angewendet werden, die vom Vera Rubin Observatory und dem Argus -Array erzeugt werden. Nach Angaben der Autoren können „Entfernungen zu NEOs auf der Skala von ~ 0,5 AU innerhalb einer einzigen Nacht auf unter dem prozentualen Niveau eingeschränkt werden“.

Wie die Studie zeigt, hängt die Genauigkeit dieser Messungen aus einem Einstellungsobservatorium stark vom Abstand zwischen individuellen Beobachtungen ab. Wenn in derselben Nacht mehrere Observatorien an verschiedenen Standorten verwendet werden, nimmt die Genauigkeit zu.

Obwohl größere Asteroiden, wie die, die die Dinosaurier ausgelöscht haben, tendenziell im Haupt -Asteroidengürtel stabil bleiben, sind kleinere Asteroiden leichter gestört und können Teil der NEO -Population werden. Ein Einfluss eines kleineren Asteroiden ist möglicherweise nicht das Ende der Zivilisation, aber er kann dennoch äußerst destruktiv sein.

Alles, was die Menschheit tun kann, um die Asteroidenbedrohung zu verstehen, ist klug. Viele Asteroiden haben in der Vergangenheit die Erde getroffen, und es ist nur eine Frage der Zeit, bis ein anderer uns in den Weg kommt. Wenn wir sehen können, dass es im Voraus kommt, können wir versuchen, etwas dagegen zu tun.