Nästan alla asteroider är så långt borta och så små att det astronomiska samfundet bara känner till dem som rörliga ljuspunkter. De sällsynta undantagen är asteroider som har besökts av rymdfarkoster, ett litet antal stora asteroider lösta av NASA:s Hubble Space Telescope eller stora markbaserade teleskop, eller de som har kommit tillräckligt nära för radarbilder.

När de ses av optiska teleskop, dessa individuella källor för reflekterat solljus kan ge mycket värdefull men också mycket grundläggande information – t.ex. asteroidens bana, en bollplank uppskattning av dess storlek, ibland en uppskattning av dess form, och kanske en idé om dess fysiska makeup. Men för att lära sig mer om dessa svårfångade och viktiga himlaobjekt krävs en annan typ av instrument. En infraröd sensor kan, under rätt omständigheter, tillhandahåller inte bara data om en asteroids bana och data som kan användas för att mer exakt mäta dess storlek, men också kemisk makeup och ibland även dess ytegenskaper.

NASA:s Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer, eller INTE, rymdskepp, i omloppsbana runt jorden, använder termiska sensorer som jagar asteroider som tillåter en infraröd vy av asteroider utan döljande effekter av jordens atmosfär. I en artikel som nyligen publicerades i tidskriften Icarus, forskare ledda av Josef Hanuš, en vetenskapsman vid Astronomical Institute of Charles University, Prag, har gjort en djupgående analys av mer än 100 asteroider som har kommit under NEOWISEs temperaturavkännande blick. Denna analys tredubblade antalet asteroider som har genomgått detaljerad "termofysisk" modellering av asteroidegenskaper som varierar med temperaturen. Resultaten ger en mer exakt inblick i ytegenskaperna hos asteroider i huvudbältet och förstärker också förmågan hos rymdburna infraröda observatorier för att noggrant bedöma storleken på asteroider.

Värdet av denna teknik

Termofysisk modellering är en guldgruva för asteroidforskare eftersom det möjliggör en mer omfattande analys av asteroidernas natur. Alla asteroider är inte lämpliga för termofysisk modellering eftersom de nödvändiga rådatauppsättningarna inte alltid är tillgängliga. Men Hanušs team hittade 122 asteroider som inte bara hade NEOWISE-data, men också detaljerade modeller av deras rotationstillstånd (hur snabbt ett föremål roterar runt sin axel, och orienteringen av axeln i rymden) och mångfacetterade modeller av asteroidens 3D-form.

"Med hjälp av arkiverad data från NEOWISE-uppdraget och våra tidigare härledda formmodeller, vi kunde skapa mycket detaljerade termofysiska modeller av 122 huvudbältets asteroider, " sa Hanuš, huvudförfattare till tidningen. "Vi har nu en bättre uppfattning om egenskaperna hos ytregoliten och visar att små asteroider, såväl som snabbt roterande asteroider, har lite, om någon, damm som täcker deras ytor." (Regolith är termen för de trasiga stenarna och damm på ytan.)

Det kan vara svårt för snabbt roterande asteroider att behålla mycket fina regolitkorn eftersom deras låga gravitation och höga spinnhastigheter tenderar att slänga ut små partiklar från deras ytor och ut i rymden. Också, det kan vara så att snabbt roterande asteroider inte upplever stora temperaturförändringar eftersom solens strålar sprids snabbare över deras ytor. Det skulle minska eller förhindra den termiska sprickbildningen av en asteroids ytmaterial som kan orsaka generering av fina korn av regolit.

Hanušs team fann också att deras detaljerade beräkningar för uppskattade storlekar på asteroiderna de studerade överensstämde med de för samma asteroider som beräknats av NEOWISE-teamet med enklare modeller.

"Med de asteroider som vi kunde samla in mest information om från andra källor, våra beräkningar av deras storlekar överensstämde med de radiometriskt härledda värdena utförda av NEOWISE-teamet, " sade Hanuš. "Osäkerheten låg inom 10 procent mellan de två uppsättningarna av resultat."

"Detta är ett viktigt exempel på hur rymdbaserad infraröd data exakt kan karakterisera asteroider, sa Alan Harris, en senior forskare vid German Aerospace Center (DLR) baserad i Berlin, Tyskland, som är specialiserad på termisk modellering av asteroider men inte var involverad i studien. "NEOWISE leder vägen för att demonstrera värdet av rymdbaserade infraröda observatorier för upptäckt och karakterisering av asteroider och jordnära objekt, båda viktiga för att vi ska förstå dessa viktiga invånare i vårt solsystem."

Från WISE till NEOWISE

Ursprungligen kallad Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), rymdfarkosten lanserades i december 2009 för att studera galaxer, stjärnor, och solsystemets kroppar genom att avbilda hela himlen i infrarött ljus. Den lades i viloläge 2011 efter att dess primära astrofysikuppdrag slutförts. I september 2013, den återaktiverades, bytt namn till NEOWISE och tilldelade ett nytt uppdrag:att hjälpa NASA:s ansträngningar att identifiera och karakterisera populationen av objekt nära jorden. NEOWISE karaktäriserar också mer avlägsna populationer av asteroider och kometer för att ge information om deras storlekar och sammansättning.