Смъртоносни астероиди, които се крият на очи. Нов инструмент помага за тяхното откриване.

Ед Лоу иска да спаси Земята от смъртоносни астероиди.

Или поне, ако има голям космически камък, който идва по пътя ни, д-р Лу, бивш астронавт на НАСА с докторска степен по приложна физика, иска да го намери, преди да ни удари – да се надяваме с години предупреждение и възможности за човечеството . да го похарчи.

Във вторник фондация B612, нестопанска група, на която д-р Лу помогна да бъде открита, обяви откриването на повече от 100 астероида. (Името на институцията е препратка към детската книга на Антоан дьо Сент-Екзюпери, „Малкият принц“; B612 е главният астероид на героя.)

Това само по себе си не се забелязва. Нови астероиди се съобщават през цялото време от наблюдатели на небето по целия свят. Това включва любители с телескопи в задния двор и роботизирани проучвания, които систематично изследват нощното небе.

Забележително е, че B612 не построи нов телескоп или дори не направи нови наблюдения със съществуващи телескопи. Вместо това, финансирани от B612 изследователи приложиха сложни изчислителни възможности към изображения на години – 412 000 от тях в цифровия архив на Националната изследователска лаборатория за инфрачервена оптична астрономия или NOIRLab – за да отсеят астероидите от 68 милиарда точки космическа светлина. заснети на снимките.

Това е съвременният метод на астрономията“ — каза д-р Лу.

Търсене добавя към Усилия за „планетарна отбрана“ на НАСА и други организации по света.

Днес от 25 000 астероида близо до Земята, които са с диаметър най-малко 460 фута, само около 40 процента са открити. Останалите 60 процента – около 15 000 космически скали, всяка с потенциал да отдели енергия, еквивалентна на стотици милиони тонове тротил при сблъсък със Земята – остават неоткрити.

B612 си сътрудничи с Йоахим Моейенс, аспирант във Вашингтонския университет, и докторант Марио Юрич, професор по астрономия. Те и колегите им от Института за интензивни изследвания в астрофизика и космология към университета са разработили алгоритъм, способен да изследва астрономически изображения не само, за да определят кои светлинни точки могат да бъдат астероиди, но и да видят кои светлинни точки в изображения, направени през различни нощи. всъщност са един и същи астероид.

По същество изследователите разработиха начин за откриване на това, което действително се вижда, но не се наблюдава.

Обикновено астероидите се откриват, когато една и съща част от небето се снима няколко пъти в рамките на една нощ. Част от нощното небе съдържа много светлинни точки. Далечните звезди и галактики остават в същия ред. Но обектите много по-близо, в рамките на Слънчевата система, се движат бързо и техните позиции се променят през нощта.

Астрономите наричат ​​поредица от наблюдения на единичен движещ се обект през една нощ „проследяване“. Тракерът предоставя индикация за движението на обекта, насочвайки астрономите до мястото, където може да търсят друга нощ. Те също могат да търсят стари снимки на същия обект.

Много астрономически наблюдения, които не са част от систематично търсене на астероиди, неизбежно записват астероиди, но само на едно време и на едно място, а не множеството наблюдения, необходими за сглобяване на малките пътеки.

Например, изображенията на NOIRLab са направени предимно от 4-метровия телескоп Victor M. Blanco в Чили като част от изследване на почти една осма от нощното небе за картографиране на разпределението на галактиките във Вселената.

Допълнителните светлинни петна бяха игнорирани, защото не бяха това, което астрономите изучаваха. „Това са просто произволни данни в просто произволни снимки на небето“, каза д-р Лу.

Но за г-н Moeyens и д-р Juric, една-единствена светлинна точка, която не е звезда или галактика, е отправната точка за техния алгоритъм, който те нарекоха Възстановяване на хелиоцентрична орбита без траклет или THOR.

Законът за гравитацията контролира движението на астероида. THOR създава тестова орбита, съответстваща на наблюдаваната точка на светлината, като приема определено разстояние и скорост. След това изчислява къде е бил астероидът през следващите и предишни нощи. Ако в данните се появи светлинна точка, това може да е същият астероид. Ако алгоритъмът може да нареди пет или шест наблюдения заедно в рамките на няколко седмици, това е обещаващ кандидат за откриване на астероид.

По принцип има безкраен брой възможни тестови орбити за изследване, но това никога не изисква да бъде непрактично за изчисляване. На практика, тъй като астероидите се струпват около определени орбити, алгоритъмът трябва да разгледа само няколко хиляди внимателно подбрани възможности.

Въпреки това, изчисляването на хиляди тестови орбити за хиляди потенциални астероиди е трудна задача за разкриване на числата. Но навлизането на облачните изчисления – огромната изчислителна мощност и съхранение на данни, разпределени по интернет – прави това възможно. Google отдели време на своята платформа Google Cloud за това усилие.

„Това е едно от най-готините приложения, които съм виждал“, каза Скот Бенбърти, директор на приложния изкуствен интелект в Google.

Досега учените са проучили около една осма от данните за един месец, септември 2013 г., от архивите на NOIRLab. THOR е произвел 1354 потенциални астероида. Няколко от тях вече бяха в каталога на астероидите, поддържан от Центъра за малки планети на Международния астрономически съюз. Някои от тях са наблюдавани и преди, но само за една нощ и малката пътека не е достатъчна за уверено определяне на орбита.

Центърът за малки планети потвърди, че 104 обекта са нови открития досега. Архивът на NOIRLab съдържа седем години данни, които показват, че има десетки хиляди астероиди, които чакат да бъдат намерени.

„Мисля, че е готиноИ наказа Матю Пейн, директор на Minor Planet Center, който не е участвал в разработването на THOR. „Мисля, че е много интересно и също така ни позволява да използваме добре архивните данни, които вече съществуват. „

Понастоящем алгоритъмът е конфигуриран да намира само астероиди от главния пояс, тези с орбити между Марс и Юпитер, а не астероиди близо до Земята, тези, които могат да се сблъскат с нашата планета. Разпознаването на близките до Земята астероиди е по-трудно, защото те се движат по-бързо. Различни наблюдения на един и същ астероид могат да бъдат дистанционно разделени във времето и разстоянието и алгоритъмът трябва да прави повече номера, за да направи връзките.

„Със сигурност ще успее“, каза г-н Моен. „Няма причина да не го направи. Наистина не съм имал възможност да го изпробвам.“

THOR не само има способността да открива нови астероиди в стари данни, но може да промени и бъдещи наблюдения. Вземете например Обсерватория Вера К. Робинизвестен преди като Големия универсален обзорен телескоп, в момента се строи в Чили.

Финансирана от Националната научна фондация, обсерваторията Рубин е 8,4-метров телескоп, който често сканира нощното небе, за да проследи промените във времето.

Част от мисията на обсерваторията е да изучава мащабната структура на Вселената и да идентифицира далечни свръхнови, известни още като свръхнови. По-близо до дома ще откриете и голям брой обекти, по-малки от една планета, обикаляща около Слънчевата система.

Преди няколко години някои учени предположиха, че моделите за наблюдение на телескопа Рубин могат да бъдат модифицирани, така че да може да локализира повече астероидни удари и по този начин да локализира по-опасни, но неоткрити астероиди по-бързо. Но тази промяна би забавила други астрономически изследвания.

Ако алгоритъмът THOR се окаже, че работи добре с данните на Рубин, телескопът няма да има нужда да сканира една и съща част от небето два пъти на нощ, което му позволява да покрие два пъти площта вместо това.

„Това по принцип може да бъде революционно или поне много важно“, каза Желко Ивезич, директор на телескопа и автор на научна статия, описваща THOR и тестващата му спрямо наблюдения.

Ако телескопът може да се връща на едно и също място в небето на всеки две нощи вместо на всеки четири нощи, това може да бъде от полза за други изследвания, включително търсенето на свръхнови.

„Това би било друг ефект от алгоритъма, който няма нищо общо с астероидите“, каза д-р Евезек. „Това показва много добре как се променя пейзажът. Научната екосистема се променя, защото сега софтуерът може да прави неща, за които дори не бихте си мечтали преди 20 или 30 години, за които дори не сте се сетили.“. „

За д-р Лу THOR предлага различен начин за постигане на същите цели, които имаше преди десетилетие.

По това време B612 оглеждаше амбициозен и много по-скъп проект. Организацията с нестопанска цел трябваше да изгради, изстреля и експлоатира свой собствен космически телескоп, наречен Sentinel.

По това време д-р Лу и другите лидери на B612 бяха разочаровани от бавния темп на търсене на опасни космически скали. През 2005 г. Конгресът възложи на НАСА да локализира и проследи 90 процента от близките до Земята астероиди с диаметър 460 фута или повече до 2020 г. Но законодателите не предоставиха парите, необходими на НАСА, за да свърши работата, и крайният срок изтече с по-малко от половината тези астероиди.

Събирането на 450 милиона долара от частни дарители, за да се абонират за Sentinel, беше предизвикателство за B612, особено след като НАСА обмисляше изграждането на собствен космически телескоп за откриване на астероиди.

Когато Националната научна фондация даде зелена светлина за обсерваторията Рубин, B612 преоцени плановете си. „Можем бързо да се обърнем и да кажем: „Какъв е различният подход за решаване на проблема, който ние сме там, за да разрешим?“ каза д-р Лу. „

Обсерваторията Рубин е планирана да направи първите си тестови наблюдения след около година и да започне да функционира след около две години. Д-р Евчич каза, че десет години наблюдения на Рубин, комбинирани с други търсения на астероиди, биха могли да постигнат целта на Конгреса от 90 процента.

НАСА също ускорява усилията за планетарна отбрана. Неговият астероиден телескоп, наречен NEO Surveyor, е в начална фаза на проектиране и има за цел да стартира през 2026 г.

По-късно тази година мисията за двойно астероидно пренасочване ще изстреля снаряд към малък астероид и ще измери колко се е променил пътят на астероида. Китайската национална космическа агенция работи по подобна мисия.

За B612, вместо да се карате за проект за телескоп, струващ почти половин милиард долара, той може да допринесе за по-евтини изследователски усилия като THOR. Миналата седмица тя обяви, че е получила 1,3 милиона долара в подаръци за финансиране на по-нататъшна работа по облачните изчислителни инструменти за науката за астероидите. Фондацията получи и безвъзмездна помощ от ръчно изработената водка на Тито, която ще съответства на до 1 милион долара от други дарители.

B612 и Dr. Лу сега не просто се опитва да спаси света. „Ние отговаряме на тривиален въпрос за това как водката се свързва с астероидите.“ Той каза.