Det er en kjent astronomisk konvensjon at Jorden bare har en naturlig satellitt, som er kjent (noe ukreativt) som "Månen". Imidlertid har astronomer visst i litt over et tiår at Jorden også har en befolkning på det som er kjent som "forbigående måner". Dette er en undergruppe av objekter i nærheten av jorda (NEO-er) som midlertidig blir samlet opp av jordens tyngdekraft og antar baner rundt planeten vår.
I følge en ny studie fra et team av ferdige og amerikanske astronomer, kunne disse midlertidig fangede orbitere (TCOs) studeres med Large Synoptic Survey Telescope (LSST) i Chile - som forventes å bli operative innen 2020. Ved å undersøke disse objektene med neste generasjons teleskop, hevder studiens forfattere at vi vil lære mye om NEO-er og til og med begynne å utføre oppdrag til dem.
Studien, som nylig dukket opp i tidsskriftet Icarus, ble ledet av Grigori Fedorets - en doktorgradsstudent fra Helsingfors institutt for fysikk. Han fikk selskap av fysikere fra Luleå teknologiske universitet, University of Washingtons Data Intensive Research in Astrophysics and Cosmology (DIRAC) Institute, og University of Hawaii.
TCO-konseptet ble først postulert i 2006 etter oppdagelsen og karakteriseringen av RH120, et objekt som måler 2 til 3 meter i diameter som normalt går i bane rundt solen. Hvert tjuende år gjør det nære tilnærminger til Earth-Moon-systemet og blir midlertidig fanget av jordens tyngdekraft.
Etterfølgende observasjoner av NEOs - som asteroide 1991 VG og meteor EN130114 - la denne teorien ytterligere vekt og lot astronomer plassere begrensninger for TCO-populasjoner. Dette førte til konklusjonen at midlertidig fangede satellitter kommer i to befolkninger. På den ene siden er det TCOer, som utgjør minst en revolusjon rundt jorden mens de blir tatt til fange.
For det andre er det midlertidig fangede flybys (TCF-er), som tilsvarer mindre enn en revolusjon mens de blir tatt til fange. I følge Fedorets og hans kolleger er disse objektene et tiltalende mål for forskning og møtende med romfartøy - enten i form av oppdrag i størrelse med CubeSat eller større romfartøy som kan utføre prøve-returoppdrag.
For det første vil studiet av disse objektene la astronomer begrense størrelsen og frekvensen til NEO-er som varierer i størrelse fra 1/10 av en meter til 10 meter i diameter, som ikke er godt forstått. Disse objektene er vanligvis for små og for svake for at de fleste teleskoper og teknikker kan observere effektivt.
Overvåking og studier av denne spesielle klassen av NEO-er er hvor LSST kommer inn i bildet. På grunn av sin høye oppløsning og følsomhet forventes det at LSST blir et av de viktigste fasilitetene for å oppdage NEOer og potensielt farlige gjenstander som ellers er svært vanskelige å oppdage. Som Fedorets fortalte Space Magazine via e-post:
“[E] ven for LSST, de aller fleste av de forbigående månene vil være for svake til å oppdage. Imidlertid vil det være den eneste undersøkelsen som er i stand til å oppdage noen forbigående måner med jevne mellomrom ... Funksjonene i LSST som er spesielt egnet for TCO-deteksjon inkluderer: et stort synsfelt; begrensende styrke V = 24,7, og tillater deteksjoner av svake gjenstander; driftsmodus med rygg-til-rygg-observasjoner og rask oppfølging av det samme feltet til å begynne med samme natt, og hjelper til med å identifisere raskt bevegelige gjenstander.
Når det er i gang, vil LSST-teleskopet gjennomføre en 10-årig undersøkelse som tar for seg noen av de mest presserende spørsmålene om universets struktur og utvikling. Disse inkluderer mysteriene om mørk materie og mørk energi og dannelsen og strukturen av Melkeveien. Det vil også vie observasjonstiden til solsystemet i håp om å lære mer om mindre planetbestander og NEO-er.
For å bestemme hvor mange TCOer LSST vil oppdage, kjørte teamet en serie simuleringer. Arbeidet deres bygger på en tidligere studie utført i 2014 av Dr. Bryce Bolin fra Caltech og kolleger, hvor de vurderte dagens og neste generasjons astronomiske fasiliteter. Det var denne studien som indikerte hvordan LSST ville være ekstremt effektiv til å oppdage forbigående måner.
For sin studie vurderte Fedorets arbeidet til Bolin på nytt og gjennomførte sin egen analyse. Som han beskrev det:
“[A] syntetisk populasjon av forbigående måner ble kjørt gjennom LSST-pekesimuleringen. Den første analysen viste at Moving Object Processing System av LSST bare kunne gjenkjenne tre objekter på fire år (kadens av tre deteksjoner over en periode på 15 dager). Dette virket som et lite antall, så vi utførte ytterligere analyser. Vi valgte alle observasjoner med minst to observasjoner, og utførte banebestemmelse og bane kobling med metoder som er alternative til MOPS. Denne spesielle behandlingen økte antallet observerbare forbigående månekandidater med en størrelsesorden. "
Til slutt konkluderte Fedorets og teamet hans med å bruke LSST og moderne automatisk asteroideidentifikasjonsprogramvare - også. et prosesseringssystem for bevegelige objekter (MOPS) - en TCO kunne oppdages en gang hvert år. Denne frekvensen kan økes til en TCO annenhver måned hvis ytterligere programvareverktøy utvikles spesielt for identifisering av TCOer som kan utfylle en grunnleggende MOPS.
Til syvende og sist vil studiet av TCOer være fordelaktig for astronomer av flere årsaker. For det første eksisterer det et gap mellom studiet av større asteroider og mindre bolider - små meteorer som jevnlig brenner opp i jordas atmosfære. De som faller i mellom, som vanligvis måler mellom 1 og 40 meter (~ 3 til 130 ft) i diameter, er foreløpig ikke godt begrensede.
"Forbigående måner er en god populasjon som begrenser størrelsesområdet, da de i størrelsesområdene bør vises regelmessig og bli oppdaget med LSST," sier Fedorets. “Videre er TCOs fremragende mål for [in-situ] oppdrag. De har blitt levert "gratis" til jordens nærhet. Derfor er det nødvendig med en relativt liten mengde drivstoff for å nå dem. Potensielle oppdrag kan utformes som flybyoppdrag (f.eks. Av CubeSat-klassen), eller som første trinn i bruk av asteroide ressurser. "
En annen fordel med studiet av disse objektene er hvordan de vil hjelpe astronomer med å få en bedre forståelse av potensielt farlige objekter (PHO). Dette uttrykket brukes for å beskrive asteroider som med jevne mellomrom krysser jordens bane og utgjør en risiko for kollisjon. Mens de har samme observasjonsegenskaper som TCO-er, kan de skjelnes ut fra deres baner alene.
Selvfølgelig understreket Fedorets at mens TCOs tilbringer måneder i geocentriske baner, må et mulig oppdrag å studere en av dem være rask respons i naturen. Heldigvis utvikler ESA et slikt oppdrag i form av deres "Comet Interceptor", som vil bli lansert til en stabil dvalebane og aktiveres når en komet eller asteroid kommer inn i jordens bane.
En større forståelse av jordas midlertidige satellitter, potensielt farlige gjenstander og Asteroids Near Earth er bare en av mange fordeler som forventes å komme fra neste generasjons teleskoper som LSST. Disse instrumentene vil ikke bare tillate oss å se lenger og med større klarhet (og dermed utvide kunnskapen om solsystemet vårt og kosmos), de kan også hjelpe oss med å sikre vår langsiktige overlevelse som art.
