Grupa astronomów z całego świata, w tym zespół z University of Washington i kierowany przez Queen's University Belfast, ujawniła nowe badania pokazujące, że miliony nowych obiektów układu słonecznego zostaną wykryte przez nowy obiekt, który ma pojawić się online w tym roku.
Obserwatorium NSF-DOE Vera C. Rubin jest ustawione na zrewolucjonizowanie naszej wiedzy na temat „małych ciał” Układu Słonecznego-asteroid, komet i innych mniejszych planet.
Obserwatorium Rubin, w budowie na grzbiecie Cerro Pachón w północnym Chile, zawiera 8,4-metrowy teleskop z ankiety Simonyi z unikalnym projektem trzech mirroryzacji zdolnego do badania całego widocznego nieba co kilka nocy. W jego sercu jest największy na świecie aparat cyfrowy-3,2 Gigapixel Legacy Survey of Space and Time (LSST)-obejmująca pole widzenia o powierzchni 9,6 kwadratowego z sześcioma filtrami, około 45 razy większą część pełni księżyca. Razem ten „szeroko szybki” system co noc generuje 20 terabajtów danych-tworząc bezprecedensowy film „poklatkowy” kosmosu w ciągu najbliższych 10 lat oraz niezwykle potężny zestaw danych, z którym można zmapować układ słoneczny.
Zespół astronomów, kierowany przez Meg Schwamb z Uniwersytetu Queen, stworzył Sorcha, innowacyjne nowe oprogramowanie typu open source, które przewiduje, jakie odkrycia prawdopodobnie zostaną dokonane. Sorcha jest pierwszym kompleksowym symulatorem, który spożywa planowany harmonogram obserwacji Rubina. Założy założenia, jak Obserwatorium Rubina widzi i wykrywa źródła astronomiczne na swoich obrazach z najlepszym modelem tego, jak dziś wyglądają układ słoneczny i jego zbiorniki małego ciała.
„Dokładne oprogramowanie do symulacji, takie jak Sorcha, ma kluczowe znaczenie” – powiedział Schwamb, czytelnik w School of Mathematics and Physics na Queen's University. „Mówi nam, co odkryje Rubin i informuje nas, jak to interpretować. Nasza wiedza o tym, jakie obiekty wypełniają Układ Słoneczny Ziemi, rozszerzy się wykładniczo i szybko”.
Oprócz ośmiu głównych planet, Układ słoneczny jest domem dla ogromnej populacji małych ciał, które utworzyły się obok planet ponad 4,5 miliarda lat temu. Wiele z tych mniejszych ciał pozostaje zasadniczo niezmienionych od czasu narodzin układu słonecznego, działając jako kopalny zapis jego najwcześniejszych dni. Badając swoje orbity, rozmiary i kompozycje, astronomowie mogą odtwarzać sposób tworzenia, migrowania i ewolucji planet.
Obiekty te – liczba w dziesiątkach milionów – – zapewniają potężne okno na takie procesy, jak dostarczanie wody i materiału organicznego na Ziemię, przekształcenie orbit planet przez gigantyczne planety i ciągłe ryzyko stwarzane przez tych, których ścieżki zbliżają je do naszej planety.
Oprócz Queen's University i UW, międzynarodowy zespół obejmuje badaczy z Center for Astrophysics | Harvard i Smithsonian oraz University of Illinois Urbana-Champaign.
Seria artykułów opisujących oprogramowanie i prognozy zostały zaakceptowane do publikacji przez The Astronomical Journal.
Poza znalezieniem tych nowych małych ciał, Obserwatorium Rubin obserwuje je wiele razy za pomocą różnych filtrów optycznych, ujawniając ich kolory powierzchni. Wcześniejsze badania układu słonecznego zwykle obserwowane z pojedynczym filtrem.
„Dzięki katalogowi LSST obiektów układu słonecznego nasza praca pokazuje, że to będzie jak przejście od czarno-białej telewizji do genialnego koloru”-powiedział Joe Murtagh, doktorant na Queen's University. „To bardzo ekscytujące – spodziewamy się, że miliony nowych obiektów układu słonecznego zostaną wykryte, a większość z nich zostanie odebrana w ciągu pierwszych kilku lat ankiety Sky”.
Symulacje zespołu pokazują, że Rubin mapuje:
127 000 obiektów prawie ziemi-asteroidy i komety, których orbity przekraczają lub zbliżają się do Ziemi. To więcej niż trzykrotne znane obiekty, około 38 000 i wykrywanie ponad 70% potencjalnie niebezpiecznych ciał większych niż 140 metrów. Spowoduje to zmniejszenie ryzyka niewykrytego wpływu katastrofalnych proporcji przez co najmniej dwa razy, wnosząc ogromny wkład w obronę planetarną.
Ponad 5 milionów asteroidów głównych, w porównaniu z około 1,4 miliona, z precyzyjnymi danymi o kolorze i rotacji na około jednej trzeciej asteroidy w pierwszych latach badania. To da naukowcom niespotykany wgląd w cechy i historię elementów składowych Układu Słonecznego.
109 000 trojanów Jowisza, ciała dzielące orbitę Jowisza w stabilnych punktach „Lagrange” – ponad siedem razy więcej katalogowanej liczby. Ciała te reprezentują jedne z najbardziej nieskazitelnych materiałów z czasem tworzenia planet.
37 000 obiektów trans-neptutonowych, mieszkańcy odległego pasa Kuipera-prawie 10-krotność obecnego spisu-rzucające światło na migrację Neptune i historię układu zewnętrznego.
Około 1500-2000 centaurów, ciała na krótkotrwałych gigantycznych orbitach przekraczających planetę w środkowym układzie słonecznym. Większość centaurów zostanie ostatecznie wyrzucona z Układu Słonecznego, ale kilka szczęśliwych przetrwa, aby stać się kometami krótko-okresowymi. LSST zapewni pierwszy szczegółowy widok centaurów i ważny etap przejścia z Centaur do komety.
Mario Juric, członek zespołu Sorcha i profesora astronomii, LSST Obserwatorium Rubina Observatory to okazja do wypełnienia brakujących elementów naszego Układu Słonecznego, członek zespołu Sorcha i profesor astronomii UW. Juric jest także liderem zespołu rurociągów przetwarzania układu słonecznego Rubina i dyrektorem UW Dirac Institute.
„Nasze symulacje przewidują, że Rubin rozszerzy znane populacje małego ciała o czynniki 4-9x, dostarczając bezprecedensową zmianą orbit, kolorów i krzywych światła”-powiedział Juric. „Dzięki tym danemu będziemy mogli zaktualizować podręczniki tworzenia układu słonecznego i znacznie poprawić naszą zdolność do wykrywania – i potencjalnie odchylania – asteroid, które mogą zagrozić Ziemi”.
Wykrywanie pierwszych 1,5 miliona asteroid zajęło 225 lat obserwacji astronomicznych, a naukowcy odkryli, że Rubin podwoi tę liczbę w mniej niż rok, powiedział Jake Kurlander, doktorant w UW.
„Niezrównana kombinacja szerokości i głębokości Rubina sprawia, że jest to wyjątkowo skuteczna maszyna do odkrywania” – powiedział Kurlander.
Siegfried Eggl, asystent profesora inżynierii lotniczej na University of Illinois Urbana-Champaign dodał: „Tylko przez debiazowanie złożonego wzorca obserwacji LSST może przekształcić surowe wykrywanie w prawdziwą odzwierciedlenie historii Układu Słonecznego-w miejscu, w którym powstały planety, i migrowały one przez miliardy lat.
Kod Sorcha jest open source i swobodnie dostępny z symulowanymi katalogami, animacje na stronie https://sorcha.space. Udostępniając te zasoby, zespół Sorcha umożliwił badaczom na całym świecie udoskonalenie swoich narzędzi i bycie gotowym na powódź danych LSST, które Rubin wygeneruje, rozwijając zrozumienie małych ciał, które oświetlają układ słoneczny, jak nigdy dotąd.
Rubin Observatory ma zaprezentować swoje pierwsze spektakularne obrazy podczas wydarzenia „First Look” 23 czerwca, oferując światu wczesne spojrzenie na moc badania. Pełne operacje naukowe mają się rozpocząć jeszcze w tym roku.