• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Gaia revolutionerar spårning av asteroider

    Gaia kartlägger Vintergatans stjärnor. Kredit:ESA/ATG medialab; bakgrund:ESO/S. Brunier

    ESA:s Gaia-rymdobservatorium är ett ambitiöst uppdrag att konstruera en tredimensionell karta över vår galax genom att göra högprecisionsmätningar av över en miljard stjärnor. Dock, på sin resa för att kartlägga avlägsna solar, Gaia revolutionerar ett fält mycket närmare hemmet. Genom att noggrant kartlägga stjärnorna, det hjälper forskare att spåra förlorade asteroider.

    Använder stjärnor för att upptäcka asteroider

    Gaia kartlägger galaxen genom att upprepade gånger skanna hela himlen. Under sitt planerade uppdrag, den observerade var och en av sina mer än en miljard målstjärnor cirka 70 gånger för att studera hur deras position och ljusstyrka förändras över tiden.

    Stjärnorna är så långt från jorden att deras rörelser mellan bilderna är mycket små, det är därför Gaia måste mäta sina positioner så noggrant för att ens märka skillnad. Dock, ibland ser Gaia svaga ljuskällor som rör sig avsevärt från en bild av en viss del av himlen till nästa, eller till och med bara ses på en enda bild innan de försvinner.

    Att röra sig över Gaias synfält så snabbt, dessa objekt måste vara placerade mycket närmare jorden.

    Genom att kontrollera positionerna för dessa objekt mot katalogerna över kända solsystemkroppar, många av dessa föremål visar sig vara kända asteroider. Vissa, dock, identifieras som potentiellt nya upptäckter och följs sedan upp av astronomigemenskapen genom Gaia Follow-Up Network for Solar System Objects. Genom denna process, Gaia har framgångsrikt upptäckt nya asteroider.

    Dessa sex bilder visar asteroiden Gaia-606 (indikerad med en pil) den 26 oktober 2016. Bilderna, som sträcker sig över en period på lite mer än 18 minuter, togs vid Observatoire de Haute Provence i södra Frankrike av William Thuillot, Vincent Robert och Nicolas Thouvenin (Observatoire de Paris/IMCCE). Gaia-606 upptäcktes i oktober 2016 när Gaia-data antydde närvaron av en svimning, rörlig källa i denna del av himlen. Astronomer satte genast igång arbetet och förutspådde asteroidens position sett från marken under en period av några dagar. Uppföljningsobservationerna av Thuillot och hans kollegor visade att detta var en asteroid som inte matchade omloppsbanan för något tidigare katalogiserat solsystemobjekt. Ytterligare undersökning avslöjade att några glesa observationer av detta objekt redan existerade; Gaia-606 har nu bytt namn till 2016 UV56. Stjärnan närmast asteroiden är USNO-A2-1125-19276564. Norr är uppe, öster till vänster. Kredit:Observatoire de Haute-Provence &IMCCE

    Förlorat och hittat

    Dessa direkta asteroidobservationer är viktiga för solsystemforskare. Dock, Gaias mycket exakta mätningar av stjärnornas positioner ger en ännu mer effektfull, men indirekt, fördel för spårning av asteroider.

    "När vi observerar en asteroid, vi tittar på dess rörelse i förhållande till bakgrundsstjärnorna för att bestämma dess bana och förutsäga var den kommer att vara i framtiden, " säger Marco Micheli från ESA:s Near-Earth Object Coordination Centre. "Detta betyder att ju mer exakt vi känner till stjärnornas positioner, desto mer tillförlitligt kan vi bestämma omloppsbanan för en asteroid som passerar framför dem."

    I samarbete med European Southern Observatory (ESO), Marcos team deltog i en observationskampanj inriktad på 2012 TC4, en liten asteroid som skulle passera jorden. Tyvärr, sedan asteroiden först sågs 2012, den hade blivit svagare och svagare när den drog sig tillbaka från jorden, så småningom blir oobserverbara. Var det skulle dyka upp på himlen vid tiden för den kommande kampanjen var inte välkänt.

    "Det möjliga området på himlen där asteroiden kan dyka upp var större än det område som teleskopet kunde observera på en gång, " säger Marco. "Så vi var tvungna att hitta ett sätt att förbättra vår förutsägelse om var asteroiden skulle vara."

    "Jag tittade tillbaka på de första observationerna från 2012. Gaia hade sedan dess gjort mer exakta mätningar av positionerna för några av stjärnorna i bakgrunden av bilderna, och jag använde dessa för att uppdatera vår förståelse av asteroidens bana och förutsäga var den skulle dyka upp."

    Lutetia på närmaste tillvägagångssätt. Kredit:ESA 2010 MPS för OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA

    "Vi riktade teleskopet mot det förutsagda området på himlen med hjälp av data från Gaia och vi hittade asteroiden vid vårt första försök."

    "Vårt nästa mål var att noggrant mäta asteroidens position, men vi hade väldigt få stjärnor i vår nya bild att använda som referens. Det fanns 17 stjärnor listade i en äldre katalog och endast fyra stjärnor uppmätt av Gaia. Jag gjorde beräkningar med båda datauppsättningarna."

    "Senare på året, när asteroiden hade observerats flera gånger av andra lag och dess bana var mer känd, det blev tydligt att de mätningar jag gjorde med bara fyra Gaia-stjärnor hade varit mycket mer exakta än de som använde de 17 stjärnorna. Det här var verkligen fantastiskt."

    Att hålla jorden säker

    Samma teknik tillämpas på asteroider som aldrig gick förlorade, tillåta forskare att använda data från Gaia för att bestämma deras banor och fysiska egenskaper mer exakt än någonsin tidigare.

    Detta hjälper dem att uppdatera asteroidpopulationsmodeller och fördjupa vår förståelse för hur asteroidbanor utvecklas, till exempel, genom att mäta subtila dynamiska effekter som spelar en nyckelroll i att trycka in små asteroider i banor som kan se dem kollidera med jorden.

    Animerad bild av 14 099 asteroider i vårt solsystem, sett av ESA:s Gaia-satellit med hjälp av information från uppdragets andra datasläpp. Banorna för de 200 ljusaste asteroiderna visas också, som fastställts med hjälp av Gaia-data. Kredit:ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

    Dans med dagsljus

    För att göra sådana exakta mätningar av positionerna för andra stjärnor, Gaia har ett komplicerat förhållande till vårt eget.

    Gaia kretsar runt den andra Lagrangepunkten, L2, av sol-jord-systemet. Denna plats håller solen, Jorden och månen bakom Gaia, så att den kan observera en stor del av himlen utan deras inblandning. Den befinner sig också i en jämn termisk strålningsmiljö och upplever en stabil temperatur.

    Dock, Gaia får inte falla helt i jordens skugga, eftersom rymdfarkosten fortfarande är beroende av solenergi. Eftersom omloppsbanan runt L2-punkten är instabil, små störningar kan byggas upp och se rymdfarkosten på väg mot en förmörkelse.

    Gaias flygkontrollteam vid ESA:s ESOC-uppdragskontrollcenter i Darmstadt ansvarar för att göra korrigeringar av rymdfarkostens bana för att hålla den i rätt omloppsbana och borta från jordens skugga. De säkerställer att Gaia förblir en av de mest stabila och exakta rymdfarkosterna någonsin. Den 16 juli 2019, teamet genomförde framgångsrikt en avgörande manöver för att undvika förmörkelse, flytta Gaia in i den förlängda fasen av sitt uppdrag och låta den fortsätta att skanna himlen i flera år till.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com