I denna sekvens av fyra bilder tagna under en natts observation av Catalina Sky Survey nära Tucson, Arizona, ljusfläcken som rör sig i förhållande till bakgrundsstjärnorna är en liten asteroid som var, just då, ungefär lika långt bort som månen. Kredit:NASA/JPL-Caltech/CSS-Univ. av Arizona
Den första dagen på året 1801, Den italienske astronomen Gioacchino Giuseppe Maria Ubaldo Nicolò Piazzi hittade en tidigare okända "liten stjärna" nära konstellationen Oxen. Följande natt observerade Piazzi återigen detta nyfunna himlaobjekt, upptäckte att fläcken hade ändrat sin position i förhållande till de närliggande stjärnorna. Piazzi visste att riktiga stjärnor var så långt borta att de aldrig vandrade - att de alltid dök upp på himlen som fixerade på plats i förhållande till varandra. På grund av rörelsen av detta nya föremål, astronomen till kungen av de två Sicilierna misstänkte att han hade upptäckt något mycket närmare - något inom vårt solsystem. Piazzi gjorde historiens första asteroidupptäckt. Han döpte den efter den romerska gudinnan för jordbruk:Ceres.
Medan astronomer från Piazzis era så småningom förstod att det fanns många fler små steniga kroppar att hitta, i årtionden efter upptäckten av Ceres, asteroiddetekteringar var få och långt mellan. Till och med ett halvt sekel efter Ceres upptäckt, det fanns bara 15 kända asteroider. Men allt eftersom tiden gick, så gjorde astronomernas utrustning, tekniker och intresse för att jaga asteroider. År 1868 hade antalet kända asteroider nått 100. År 1923 var det 1, 000. Idag, det är mer än en halv miljon.
Som en nick till vikten av dessa föremål, FN har utlyst den 30 juni till Internationella asteroiddagen.
De flesta asteroider är längre bort från solen än Mars är - mer än 1,5 gånger längre från solen än vad jordens omloppsbana är. Asteroider som kommer närmare solen än cirka 1,3 gånger jordens avstånd från solen kallas jordnära asteroider. Termen "nära" i jordnära asteroider är faktiskt lite av en felaktig benämning, eftersom de flesta av dessa kroppar inte alls kommer nära jorden. Från och med denna månad, mer än 16, 000 av dem är kända. Jordnära asteroider och kometer som kommer i närheten av jordens omloppsbana är, tillsammans, klassificeras som jordnära objekt, eller NEOs.
Tack vare ny teknik, bättre söktekniker och ett team av professionella och hängivna amatörastronomer som letar efter dem, antalet kända NEOs ökar med cirka fem varje kväll på året.
Har du någonsin undrat hur dessa små himmelska föremål upptäcks?
"Precis som på Piazzis tid, det börjar vanligtvis med bara en ljusfläck i en astronoms teleskop, sade Paul Chodas, chef för Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Även med några av de mest kraftfulla optiska teleskopen på planeten med uppgift att jaga asteroider, de framstår som bara ljusfläckar på himlen eftersom de är så små. När en astronom hittar en fläck som rör sig, det är då det roliga börjar."
Planetary Defense Coordination Office vid NASA:s högkvarter i Washington ansvarar för att hitta, spåra och karakterisera potentiellt farliga asteroider, utfärda varningar om möjliga effekter, och samordna den amerikanska regeringens planering för svar på ett verkligt påverkanshot. Nästan alltid, en ny asteroiddetektering sker med hjälp av teleskop som sponsras av NASA.
Det planetära försvarskontoret övervakar observationsprogrammet för nära jordens objekt, som i sin tur finansierar Catalina Sky Survey i Arizona och Panoramic Survey Telescope &Rapid Response System (Pan-STARRS) på Hawaii. Båda projekten uppgraderade sina teleskop 2015, avsevärt förbättrar deras upptäcktshastigheter för asteroider och objekt nära jorden.
"Teleskop finansierade av externa institutioner och till och med vissa amatörer är också involverade i NEO-upptäckt och gör annat viktigt asteroidrelaterat arbete, sade Chodas. "Men, för närvarande, Catalina och Pan-STARRS är våra mest kraftfulla instrument för detektering av asteroider. Mellan dessa två undersökningar, fyra telesop totalt, ungefär 90 procent av alla nya NEO-fyndigheter görs."
I hjärtat av vart och ett av dessa undersökningsteleskop finns en hyperuppgraderad version av samma typ av kamerachip (kallad CCD, eller laddningskopplad enhet) som finns inuti våra mobiltelefoner. Med undantag för nätter som har för mycket regn eller snö, eller flera nätter kring en fullmåne (när månsken kan dränka det svaga ljuset från en asteroid), de hängivna observatörerna av Catalina och Pan-STARRS öppnar sina teleskop varje natt de kan hitta ett hål i molntäcket och ta 30 sekunders exponering efter 30 sekunders exponering av himlen ovanför.
Undersökningsastronomer är på jakt efter ljuspunkter som rör sig i förhållande till de mer avlägsna och fasta bakgrundsstjärnorna. För att hitta dem, de tar tre eller fler bilder av samma område på himlen (kallas ett fält), åtskilda med flera minuter. En god natt kommer en undersökning att ta flera hundra bilder av himlen.
När undersökningsastronomer hittar en ljuspunkt som ser ut att röra sig över samma fält i en serie bilder av samma region på himlen, de kontrollerar det mot de förutsagda positionerna för alla kända föremål i katalogen som underhålls av det NASA-sponsrade Minor Planet Center (MPC) i Cambridge, Massachusetts. Om det nyfunna, rörlig ljuspunkt stämmer inte överens med den förutsagda positionen och rörelsen för ett objekt i MPC:s databas över kända asteroider och kometer, det finns en god chans att det är en ny upptäckt – men det finns mer arbete att göra.
Datorer gör mycket av detta upptäcktsarbete, men en klok astronom dubbelkollar också arbetet, se till att ljuspunkterna inte är någon form av reflektion av en närliggande stjärna, eller kanske en felaktig pixel på CCD:n. Om du är säker på den potentiella rymdstensupptäckten, astronomen skickar upptäcktens koordinater (känd som "astrometri") till MPC:s NEO-bekräftelsesida, där den ges en tillfällig identifierare – som YL9E0A0. MPC beräknar också en initial (ungefärlig) omloppsbana för den NEO som ännu inte ska bekräftas.
CNEOS har ett system som heter Scout, som aktivt övervakar MPC-bekräftelsesidan, hämta data från varje potentiell ny asteroidupptäckt och automatiskt beräkna det möjliga omfånget av framtida rörelser även innan dessa objekt har bekräftats som upptäckter.
"Om våra beräkningar indikerar att en ny upptäckt kan komma nära jorden, vi kallar in förstärkning, " sa Chodas. "NASA har ett världsomspännande nätverk av astronomer som utför uppföljande observationer. De tar den senaste astrometrin och försöker hitta den nya ljusfläcken, för. Om de hittar det, de mäter dess koordinater och skickar sin uppföljande astrometri tillbaka till MPC, där den läggs till i en tabell med information om objektet. Denna uppföljning är oerhört viktig. Det hjälper verkligen att utöka vår förståelse av en ny upptäckts bana."
Vanligtvis tar det två till tre nätter av observationer för att tillräckligt med information samlas in om en ny upptäckt för att MPC ska kunna verifiera att en ljusfläck verkligen är ett objekt nära jorden. När den förvandlingen sker, MPC tar bort den från sin bekräftelsesida och ersätter dess tillfälliga tagg med ett mer permanent namn, som alltid börjar med det år det upptäcktes och sedan en alfanumerisk kod som anger halvmånaden för upptäckten och sekvensen inom den halvmånaden. MPC genererar sedan en Minor Planet Electronic Circular som innehåller all känd astrometri och objektets preliminära omloppsbana. MPC tillkännager den nya asteroidupptäckten i ett e-postmeddelande till de som är intresserade av den sortens saker.
"Vi är intresserade okej, " sa Chodas. "Och vi förblir intresserade även efter att en upptäckt tillkännages, eftersom vi är i asteroid- och kometjaktspelet på lång sikt. Ju mer information vi får om ett himlaobjekt – ny upptäckt eller gammalt – desto mer förfinar vi vår kunskap om dess bana."
Alla nya banor plockas automatiskt upp av ett datorsystem på JPL som heter Sentry, där alla asteroider och kometer kretsar runt, inklusive de med framtida närmande till jorden, beräknas och påverkans sannolikheter bedöms dagligen.
"Medan NASA leder vägen för undersökning av objekt nära jorden, vi vilar inte på lagrarna, sa Lindley Johnson, NASA:s planetariska försvarsofficer. "Nya optiska system kommer på nätet, nya datorprogram skapas, och vi utforskar ny teknik både mark- och rymdbaserad som ytterligare kommer att påskynda vår upptäckt, karakterisering och omloppsanalys av dessa potentiella hot."