Liksom stenblock, stenar och småsten utspridda över ett landskap, kommer asteroider i ett brett utbud av storlekar. Det är svårt att katalogisera asteroider i rymden eftersom de är svaga och de stannar inte för att fotograferas när de glider längs sina banor runt solen.
Astronomer använde nyligen en mängd arkiverade bilder tagna av NASA:s rymdteleskop Hubble för att visuellt fånga en i stort sett osedd population av mindre asteroider i deras spår. Skattjakten krävde att man granskade 37 000 Hubble-bilder som sträckte sig över 19 år. Utdelningen var att hitta 1 701 asteroidspår, med 1 031 av asteroiderna tidigare okatalogiserade. Cirka 400 av dessa okatalogiserade asteroider är mindre än 1 kilometer stora.
Frivilliga från hela världen, kända som "medborgarforskare", bidrog till identifieringen av denna asteroidpris. Professionella forskare kombinerade volontärernas ansträngningar med en maskininlärningsalgoritm för att identifiera asteroiderna. Det representerar ett nytt tillvägagångssätt för att hitta asteroider i astronomiska arkiv som sträcker sig över decennier, som effektivt kan tillämpas på andra datauppsättningar, säger forskarna.
"Vi går djupare in på att se den mindre populationen av asteroider i huvudbältet. Vi blev förvånade över att se ett så stort antal kandidatobjekt", säger huvudförfattaren Pablo García Martín vid det autonoma universitetet i Madrid, Spanien. "Det fanns en antydan om att denna population existerar, men nu bekräftar vi det med ett slumpmässigt asteroidpopulationsprov som erhållits med hjälp av hela Hubble-arkivet. Detta är viktigt för att ge insikter i de evolutionära modellerna av vårt solsystem."
Det stora, slumpmässiga urvalet ger nya insikter om bildningen och utvecklingen av asteroidbältet. Att hitta många små asteroider gynnar tanken att de är fragment av större asteroider som har kolliderat och gått sönder, som krossad keramik. Detta är en nedslipningsprocess som sträcker sig över miljarder år.
En alternativ teori för förekomsten av mindre fragment är att de bildades på det sättet för miljarder år sedan. Men det finns ingen tänkbar mekanism som skulle hindra dem från att snöa upp till större storlekar när de samlade damm från den planetbildande cirkumstellära skivan runt vår sol. "Kollisioner skulle ha en viss signatur som vi kan använda för att testa den nuvarande huvudbältets befolkning", säger medförfattaren Bruno Merín från European Space Astronomy Centre i Madrid, Spanien.
Amatörastronomer lär AI att hitta asteroider
På grund av Hubbles snabba bana runt jorden kan den fånga vandrande asteroider genom deras spår i Hubble-exponeringarna. Sett från ett jordbaserat teleskop lämnar en asteroid en strimma över bilden. Asteroider "fotobomber" Hubble-exponeringar genom att framstå som omisskännliga, krökta spår i Hubble-fotografier.
När Hubble rör sig runt jorden ändrar den sin synvinkel samtidigt som den observerar en asteroid, som också rör sig längs sin egen bana. Genom att känna till Hubbles position under observationen och mäta rändernas krökning kan forskare bestämma avstånden till asteroiderna och uppskatta formerna på deras banor.
Asteroiderna som fastnat bor mestadels i huvudbältet, som ligger mellan Mars och Jupiters banor. Deras ljusstyrka mäts av Hubbles känsliga kameror. Och att jämföra deras ljusstyrka med deras avstånd möjliggör en storleksuppskattning. De svagaste asteroiderna i undersökningen är ungefär en fyrtiomiljondel av ljusstyrkan hos den svagaste stjärnan som det mänskliga ögat kan se.
"Asteroidpositioner förändras med tiden, och därför kan du inte hitta dem bara genom att ange koordinater eftersom de kanske inte finns där vid olika tidpunkter," sa Merín. "Som astronomer har vi inte tid att titta igenom alla asteroidbilder. Så vi fick idén att samarbeta med över 10 000 frivilliga medborgarvetenskap för att ta del av de enorma Hubble-arkiven."
2019 lanserade en internationell grupp astronomer Hubble Asteroid Hunter, ett medborgarvetenskapligt projekt för att identifiera asteroider i arkivdata från Hubble. Initiativet har utvecklats av forskare och ingenjörer vid European Science and Technology Centre (ESTEC) och European Space Astronomy Centres vetenskapsdatacenter (ESDC), i samarbete med Zooniverse-plattformen, världens största och mest populära plattform för medborgarvetenskap, och Google.
Totalt 11 482 frivilliga medborgarvetenskap, som tillhandahållit nästan 2 miljoner identifikationer, fick sedan en träningsuppsättning för en automatiserad algoritm för att identifiera asteroider baserad på artificiell intelligens. Detta banbrytande tillvägagångssätt kan effektivt tillämpas på andra datauppsättningar.
Projektet kommer sedan att utforska ränderna av tidigare okända asteroider för att karakterisera deras banor och studera deras egenskaper, såsom rotationsperioder. Eftersom de flesta av dessa asteroidstråk fångades av Hubble för många år sedan, är det inte möjligt att följa upp dem nu för att bestämma deras banor.
Resultaten publiceras i tidskriften Astronomy &Astrophysics .
Mer information: Pablo García-Martín et al, Hubble Asteroid Hunter, Astronomy &Astrophysics (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202346771
Journalinformation: Astronomi och astrofysik
Tillhandahålls av NASA
