Med den kraftfulla 570 megapixel Dark Energy Camera (DECam) i Chile, astronomer upptäckte för bara tio dagar sedan en asteroid med den kortaste omloppstiden av någon känd asteroid i solsystemet. Omloppsbanan för den cirka 1 kilometer diameter asteroiden tar den så nära som 20 miljoner kilometer (12 miljoner miles eller 0,13 au), från solen var 113:e dag. Asteroid 2021 PH ₂₇ , avslöjas i bilder som tagits under skymningen, har också det minsta medelavståndet (halvhuvudaxel) av någon känd asteroid i vårt solsystem – bara Merkurius har en kortare period och mindre halvstoraxel. Asteroiden är så nära solens massiva gravitationsfält, det upplever de största generella relativistiska effekterna av något känt solsystemobjekt.

Asteroiden betecknad 2021 PH ₂₇ upptäcktes av Scott S. Sheppard från Carnegie Institution of Science i data som samlats in av Dark Energy Camera (DECam) monterad på Víctor M. Blanco 4-metersteleskopet vid Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile. Upptäcktsbilderna av asteroiden togs av Ian Dell'antonio och Shenming Fu från Brown University i skymningshimlen på kvällen den 13 augusti 2021. Sheppard hade slagit sig ihop med Dell'antonio och Fu medan de genomförde observationer med DECam för den lokala volymen Komplett klusterundersökning, som studerar de flesta av de massiva galaxhoparna i det lokala universum. De tog timeout från att observera några av de största föremålen miljontals ljusår bort för att söka efter mycket mindre föremål - asteroider - närmare hemmet.

En av de högsta prestanda, bredfälts CCD-bildapparater i världen, DECam designades för Dark Energy Survey (DES) finansierad av DOE, byggdes och testades på DOE:s Fermilab, och drevs av DOE och NSF mellan 2013 och 2019. För närvarande används DECam för program som täcker ett stort spektrum av vetenskap. DECams vetenskapliga arkiv är kurerat av Community Science and Data Center (CSDC). CTIO och CSDC är program från NSF:s NOIRLab.

Skymning, strax efter solnedgången eller före soluppgången, är den bästa tiden att jaga efter asteroider som finns inuti jordens omloppsbana, i riktning mot de två innersta planeterna, Merkurius och Venus. Som vilken stjärnskådare som helst kommer att säga dig, Merkurius och Venus verkar aldrig komma särskilt långt från solen på himlen och är alltid bäst synliga nära soluppgången eller solnedgången. Detsamma gäller för asteroider som också kretsar nära solen.

Efter 2021 PH ₂₇ s upptäckt, David Tholen från University of Hawai'i mätte asteroidens position och förutspådde var den kunde observeras följande kväll. Senare, den 14 augusti 2021, det observerades ännu en gång av DECam, och även av Magellan-teleskopen vid Las Campanas-observatoriet i Chile. Sedan, på kvällen den 15:e, Marco Micheli från European Space Agency använde Las Cumbres Observatory-nätverket av 1- till 2-meters teleskop för att observera det från CTIO i Chile och från Sydafrika, förutom ytterligare observationer från DECam och Magellan, som astronomer sköt upp sina ursprungligen planerade observationer för att få en syn på den nyfunna asteroiden.

"Även om teleskoptid för astronomer är mycket värdefull, den internationella naturen och kärleken till det okända gör astronomer mycket villiga att åsidosätta sin egen vetenskap och observationer för att följa upp nya, intressanta upptäckter som denna, säger Sheppard.

Planeter och asteroider kretsar runt solen i elliptiska (eller ovala) banor, där ellipsens bredaste axel har en radie som beskrivs som halvhuvudaxeln. 2021 PH ₂₇ har en halvstor axel på 70 miljoner kilometer (43 miljoner miles eller 0,46 au), ger den en 113-dagars omloppsperiod på en långsträckt bana som korsar banorna för både Merkurius och Venus.

Den kan ha börjat liv i huvudasteroidbältet mellan Mars och Jupiter och lossnat av gravitationsstörningar från de inre planeterna som drog den närmare solen. Dess höga orbitallutning på 32 grader tyder på, dock, att det istället kan vara en utdöd komet från det yttre solsystemet som fångades in i en närmare kortperiodisk omloppsbana när den passerade nära en av de jordiska planeterna. Framtida observationer av asteroiden kommer att kasta mer ljus över dess ursprung.

Dess omloppsbana är förmodligen också instabil under långa tidsperioder, och det kommer sannolikt så småningom antingen att kollidera med Merkurius, Venus eller solen om några miljoner år, eller kastas ut från det inre solsystemet av de inre planeternas gravitationspåverkan.

Astronomer har svårt att hitta dessa inre asteroider eftersom de ofta döljs av solens bländning. När asteroider kommer så nära vår närmaste stjärna, de upplever en mängd olika påfrestningar, såsom termiska påfrestningar från solens värme, och fysiska påfrestningar från gravitationella tidvattenkrafter. Dessa påfrestningar kan få några av de mer ömtåliga asteroiderna att gå sönder.

"Bråkdelen av asteroider inuti Jorden och Venus jämfört med exteriören kommer att ge oss insikter om styrkan och sammansättningen av dessa objekt, " säger Sheppard. Om populationen av asteroider på liknande banor till 2021 PH ₂₇ verkar uttömd, det kan berätta för astronomer vilken del av jordensnära asteroider som är högar av bråte som hålls löst samman, i motsats till fasta stenbitar, which could have consequences for asteroids that might be on a collision course with Earth and how we might deflect them.

"Understanding the population of asteroids interior to Earth's orbit is important to complete the census of asteroids near Earth, including some of the most likely Earth impactors that may approach Earth during daylight and that cannot easily be discovered in most surveys that are observing at night, away from the Sun, " says Sheppard. He adds that since 2021 PH ₂₇ approaches so close to the Sun, "...its surface temperature gets to almost 500 degrees C (around 900 degrees F) at closest approach, hot enough to melt lead".

Because 2021 PH ₂₇ is so close to the Sun's massive gravitational field, it experiences the largest general relativistic effects of any known Solar System object. This reveals itself as a slight angular deviation in the asteroid's elliptical orbit over time, a movement called precession, which amounts to about one arcminute per century.

The asteroid is now entering solar conjunction when from our point of view it is seen to move behind the Sun. It is expected to return to visibility from Earth early in 2022, when new observations will be able to determine its orbit in more detail, allowing the asteroid to get an official name.