Obserwacje o zmierzchu z amerykańskiego Departamentu Energii wyprodukowanej z kamery ciemnej energii w Cerro Tololo Inter-American Observatory w Chile, programu NOIRLab NSF, pozwoliły astronomom dostrzec trzy asteroidy bliskie Ziemi (NEA) ukrywające się w blasku Słońca. Te NEA są częścią nieuchwytnej populacji, która czai się na orbitach Ziemi i Wenus. Jedna z asteroid jest największym obiektem potencjalnie niebezpiecznym dla Ziemi odkrytym w ciągu ostatnich ośmiu lat.
Międzynarodowy zespół wykorzystujący kamerę ciemnej energii (DECam) zamontowaną na 4-metrowym teleskopie Víctora M. Blanco w Międzyamerykańskim Obserwatorium Cerro Tololo w Chile, będącym programem NOIRLab NSF, odkrył trzy nowe asteroidy bliskie Ziemi (NEA) ukrywające się w wewnętrznym Układzie Słonecznym, od wnętrza regionu do orbit Ziemi i Wenus. Jest to obszar, który jest znanym wyzwaniem dla obserwacji, ponieważ łowcy asteroid muszą zmagać się z blaskiem Słońca.
Wykorzystując krótkie, ale sprzyjające warunki obserwacyjne o zmierzchu, astronomowie znaleźli jednak nieuchwytne trio NEA. Jednym z nich jest asteroida o szerokości 1,5 kilometra o nazwie 2022 AP7, która ma orbitę, która może pewnego dnia umieścić ją na ścieżce Ziemi. Inne asteroidy, zwane 2021 LJ4 i 2021 PH27, mają orbity, które bezpiecznie pozostają całkowicie wewnątrz orbity Ziemi. Również szczególnie interesująca astronomów i astrofizyków, 2021 PH27 jest najbliższą Słońcu znaną asteroidą. Jako taki ma największy wpływ na ogólną teorię względności [1] dowolnego obiektu w naszym Układzie Słonecznym, a podczas jego orbity jego powierzchnia nagrzewa się wystarczająco, aby stopić ołów.
„Nasze badanie o zmierzchu przeszukuje obszar orbity Ziemi i Wenus w poszukiwaniu asteroid” – powiedział Scott S. Sheppard, astronom z Earth and Planets Laboratory Carnegie Institution for Science i główny autor artykułu opisującego tę pracę. „Do tej pory znaleźliśmy dwie duże asteroidy w pobliżu Ziemi o średnicy około 1 kilometra, wielkości, którą nazywamy zabójcami planet”.
„Prawdopodobnie pozostało tylko kilka NEA o podobnych rozmiarach do znalezienia, a te duże, nieodkryte asteroidy prawdopodobnie mają orbity, które przez większość czasu utrzymują je wewnątrz orbit Ziemi i Wenus” – powiedział Sheppard. „Do tej pory odkryto tylko około 25 asteroid, których orbity znajdują się całkowicie w orbicie Ziemi z powodu trudności w obserwowaniu w pobliżu blasku Słońca”.
Znalezienie asteroid w wewnętrznym Układzie Słonecznym to trudne wyzwanie obserwacyjne. Astronomowie mają tylko dwa krótkie 10-minutowe okna każdej nocy, aby zbadać ten obszar i muszą zmagać się z jasnym niebem w tle wynikającym z blasku słonecznego. Dodatkowo takie obserwacje są bardzo blisko horyzontu, co oznacza, że astronomowie muszą obserwować grubą warstwę ziemskiej atmosfery, co może rozmywać i zniekształcać ich obserwacje. [2]
Odkrycie tych trzech nowych asteroid pomimo tych wyzwań było możliwe dzięki wyjątkowym możliwościom obserwacyjnym DECam. Ten najnowocześniejszy instrument jest jednym z najwydajniejszych szerokokątnych kamer CCD na świecie, dając astronomom możliwość rejestrowania dużych obszarów nieba z dużą czułością. Astronomowie nazywają obserwacje „głębokimi”, jeśli wychwytują słabe obiekty. Podczas polowania na asteroidy na orbicie Ziemi niezbędna jest możliwość prowadzenia obserwacji zarówno w głębokim, jak i szerokim polu. DECam został sfinansowany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) i został zbudowany i przetestowany w Fermilab DOE. „Wymagane są duże obszary nieba, ponieważ wewnętrzne asteroidy są rzadkie, a głębokie zdjęcia są potrzebne, ponieważ asteroidy są słabe, a ty walczysz z jasnym niebem o zmierzchu w pobliżu Słońca, a także z zniekształcającym efektem ziemskiej atmosfery” – powiedział Sheppard. „DECam może pokryć duże obszary nieba do głębokości nieosiągalnych dla mniejszych teleskopów, co pozwala nam zejść głębiej, pokryć więcej nieba i zbadać wnętrze Układu Słonecznego w niespotykany dotąd sposób”.
Oprócz wykrycia asteroid, które mogą potencjalnie stanowić zagrożenie dla Ziemi, badania te są ważnym krokiem w kierunku zrozumienia rozmieszczenia małych ciał w naszym Układzie Słonecznym. Asteroidy znajdujące się dalej od Słońca niż Ziemia są najłatwiejsze do wykrycia. Z tego powodu te bardziej odległe asteroidy mają tendencję do zdominowania obecnych modeli teoretycznych populacji asteroid. [3]
Wykrywanie tych obiektów pozwala również astronomom zrozumieć, w jaki sposób asteroidy są transportowane przez wewnętrzny Układ Słoneczny oraz w jaki sposób interakcje grawitacyjne i ciepło Słońca mogą przyczynić się do ich fragmentacji.
„Nasz przegląd DECam jest jednym z największych i najbardziej czułych poszukiwań obiektów znajdujących się na orbicie Ziemi iw pobliżu orbity Wenus” – powiedział Sheppard. „To wyjątkowa szansa na zrozumienie, jakie typy obiektów czają się w wewnętrznym Układzie Słonecznym”.
„Po dziesięciu latach niezwykłej służby DECam nadal przynosi ważne odkrycia naukowe, jednocześnie przyczyniając się do obrony planetarnej, kluczowej usługi, która przynosi korzyści całej ludzkości” – powiedział Chris Davis, dyrektor programowy NSF w NOIRLab.
DECam został pierwotnie zbudowany w celu przeprowadzenia badania Dark Energy Survey, które zostało przeprowadzone przez DOE i US National Science Foundation w latach 2013-2019.
Uwagi
[1] Ogólna teoria względności Einsteina wyjaśnia, w jaki sposób masywne obiekty wypaczają tkankę czasoprzestrzeni i jak wpływa to na ruch obiektów we Wszechświecie. W naszym Układzie Słonecznym wpływ ten można bezpośrednio zmierzyć jako np. precesję orbity Merkurego, której nie da się dokładnie wytłumaczyć jedynie fizyką newtonowską.
[2] Obserwacje w kierunku wnętrza Układu Słonecznego są trudne dla teleskopów naziemnych i niemożliwe dla kosmicznych teleskopów optycznych/podczerwonych, takich jak teleskopy Hubble’a i JWST NASA. Intensywne światło i ciepło Słońca usmażyłyby wrażliwą elektronikę. Z tego powodu zarówno Hubble, jak i JSWT są zawsze skierowane z dala od Słońca.
[3] Asteroidy Atria – znane również pod hawajskim terminem „asteroidy Apohele” – to najmniejsza grupa planetoid bliskich Ziemi. Ich orbity mają aphelium (najdalszy punkt od Słońca) mniejszy niż peryhelium Ziemi (najbliższy punkt Słońca).