Közismert csillagászati konvenció, hogy a Földnek csak egy természetes műholdja van, amelyet (kissé nem kreaktiv módon) „hold” -nak ismernek. A csillagászok azonban alig több mint egy évtized óta tudják, hogy a Föld népessége is úgynevezett „átmeneti holdok”. Ezek a Föld közeli objektumok (NEO) részhalmazát képezik, amelyeket ideiglenesen felszednek a Föld gravitációja, és amelyek feltételezik, hogy a bolygónk körül keringnek.
A finn és az amerikai csillagászok egy új tanulmánya szerint ezeket az ideiglenesen elfoglalt keringtetőket (TCO) meg lehet tanulmányozni a chilei nagy szinoptikus felmérésű teleszkóppal (LSST) - amely várhatóan 2020-ig működni fog. Ezen objektumok vizsgálata alapján A következő generációs távcsővel a tanulmány szerzői azzal érvelnek, hogy sokat tudunk megtanulni a NEO-król, és még küldetéseket indítunk velük.
A tanulmány, amely a közelmúltban jelent meg a folyóiratban IcarusGrigori Fedorets vezetésével - egy doktori hallgató a Helsinki Egyetem fizika tanszékén. Csatlakoztak a Luleå Műszaki Egyetem, a Washingtoni Egyetem Asztrofizikai és Kozmológiai Adatok Intenzív Kutatási Intézetének (DIRAC) és a Hawaii Egyetem fizikusaihoz.
A TCO-k fogalmát először 2006-ban posztulálták az RH120 felfedezése és jellemzése után, egy objektum átmérője 2-3 méter (6,5-10 láb), amely normális körül jár a Napon. Körülbelül húsz éven keresztül szorosan megközelíti a Föld-Hold rendszert, és ideiglenesen megragadja a Föld gravitációja.
A NEO későbbi megfigyelései - mint például az 1991-es aszteroida VG és az EN130114 meteor - további súlyt adtak ennek az elméletnek, és lehetővé tették a csillagászok számára, hogy korlátokat szabjanak a TCO-populációkra. Ez arra a következtetésre vezetett, hogy az ideiglenesen elfoglalt műholdak két populációban vannak. Egyrészt vannak olyan TCO-k, amelyek legalább egy forradalomnak felelnek meg a Föld körül, miközben elfogják őket.
Másodszor, vannak olyan ideiglenesen elfogott repülõgépek (TCF), amelyek rögzítésük alatt kevesebb, mint egy fordulatot felelnek meg. Fedorets és kollégái szerint ezek a tárgyak vonzó célpontként szolgálnak az űrhajókkal való kutatáshoz és találkozáshoz - akár CubeSat méretű missziók, akár nagyobb űrhajók formájában, amelyek minta-visszatérési missziókat tudnak végrehajtani.
A kezdők számára ezeknek a tárgyaknak a tanulmányozása lehetővé tenné a csillagászoknak, hogy korlátozzák az olyan NEO méretét és gyakoriságát, amely a méter 1/10-től 10 méter átmérőig terjed, és amelyek nem jól érthetők. Ezek a tárgyak általában túl kicsik és halványak a legtöbb távcső és technika számára, hogy hatékonyan megfigyelhetők legyenek.
A NEO-k ezen speciális osztályának figyelemmel kísérése és tanulmányozása az LSST játékában. Magas felbontása és érzékenysége miatt az LSST várhatóan az egyik elsődleges eszköz a NEO-k és potenciálisan veszélyes tárgyak felfedezéséhez, amelyeket egyébként nagyon nehéz felismerni. Mint Fedorets e-mailben mondta a Space Magazine-nak:
Az LSST esetében az átmeneti holdok túlnyomó része túl halvány lesz ahhoz, hogy felfedezzék. Ez azonban az egyetlen olyan felmérés, amely rendszeresen képes bármilyen átmeneti hold felfedezésére ... Az LSST jellemzői, amelyek különösen alkalmasak a TCO detektálására, a következők: nagy látómező; korlátozza a V = 24,7 nagyságot, lehetővé téve a halvány tárgyak kimutatását; működési mód a hátsó megfigyelésekkel és ugyanazon mező gyors követésével, kezdetben ugyanazon az éjszakán, segítve a gyorsan mozgó vontatott tárgyak azonosítását. "
Amint feláll és működik, az LSST távcső 10 éves felmérést készít, amely a világegyetem felépítésével és fejlődésével kapcsolatos legsürgetőbb kérdésekre foglalkozik. Ide tartoznak a sötét anyag és a sötét energia misztériumai, valamint a Tejút kialakulása és felépítése. Megfigyelési időt szentel a Naprendszernek azzal a reménytel, hogy többet megismerhet a kisebb bolygó-populációkról és a NEO-król.
Annak meghatározása érdekében, hogy az LSST hány TCO-t fog észlelni, a csoport egy sor szimulációt készített. Munkájuk egy korábbi, a caltech-i dr. Bryce Bolin és munkatársai által 2014-ben készített tanulmányra épül, ahol a jelenlegi és a következő generációs csillagászati lehetőségeket vizsgálták. Ez volt a tanulmány, amely megmutatta, hogy az LSST rendkívül hatékonyan képes lenne átmeneti holdok kimutatására.
Tanulmányukhoz a Fedorets átgondolta Bolin munkáját és elvégezte saját elemzését. Ahogy leírta:
„Az átmeneti holdok [A] szintetikus populációját az LSST mutató szimuláción keresztül végeztük. A kezdeti elemzés azt mutatta, hogy az LSST mozgó objektumfeldolgozó rendszere négy év alatt csak három objektumot képes felismerni (15 nap alatt három észlelés üteme). Ez kis számnak tűnt, tehát további elemzést végeztünk. Az összes megfigyelést kiválasztottuk legalább két megfigyeléssel, és a pálya meghatározását és a pálya összekapcsolását a MOPS alternatívájával végeztük. Ez a speciális kezelés nagyságrenddel növelte a megfigyelhető átmeneti holdjelöltek számát. ”
Végül Fedorets és csapata arra a következtetésre jutott, hogy az LSST és a modern automatikus aszteroidazonosító szoftver - más néven. mozgó objektum-feldolgozó rendszer (MOPS) - évente egyszer TCO-t lehet felfedezni. Ezt az arányt kéthavonta egy TCO-ra lehet növelni, ha kifejezetten a TCO-k azonosítására további szoftveres eszközöket fejlesztenek ki, amelyek kiegészíthetik a kiindulási MOPS-t.
Végső soron a TCO-k tanulmányozása számos okból hasznos lesz a csillagászok számára. A kezdők számára különbség van a nagyobb aszteroidák és a kisebb bolidok tanulmányozása között - kicsi meteorok, amelyek rendszeresen égnek a Föld légkörében. Azok, amelyek közé esnek, amelyek átmérője általában 1–40 méter (~ 3–130 láb), jelenleg nem megfelelőek.
"Az átmeneti holdok jó népességnek korlátozzák ezt a mérettartományt, mivel ezekben a mérettartományokban rendszeresen megjelenjenek, és az LSST-vel észlelhetők legyenek" - mondja Fedorets. „Ezenkívül a TCO-k kiemelkedő célok a [in situ] missziókban. Őket "ingyen" szállították a Föld környékére. Ezért viszonylag kis mennyiségű üzemanyag szükséges ahhoz, hogy elérjék őket. A lehetséges küldetéseket úgy lehet megtervezni, mint in situ repülési missziók (például a CubeSat osztályba sorolva), vagy az aszteroida erőforrások felhasználásának első lépéseiként. ”
Ezen tárgyak tanulmányozásának másik előnye, hogy miként segítik az csillagászokat a potenciálisan veszélyes tárgyak (PHO) jobb megértésében. Ezt a kifejezést azoknak az aszteroidáknak a leírására használják, amelyek időszakosan áthaladnak a Föld körüli pályán, és az ütközés veszélyét jelentenek. Noha a megfigyelési jellemzők hasonlóak a TCO-khoz, megkülönböztethetők kizárólag pályájuk alapján.
Fedorets természetesen hangsúlyozta, hogy míg a TCO-k hónapokat geocentrikus pályákon töltenek, egyikük tanulmányozásának lehetséges feladata a természetben gyors reagálás. Szerencsére az ESA kifejleszti egy ilyen küldetését „Comet Interceptor” formájában, amelyet egy stabil hibernáló pályára indítanak és aktiválnak, amikor egy üstökös vagy aszteroida belép a Föld körüli pályára.
A Föld ideiglenes műholdainak, potenciálisan veszélyes tárgyainak és a Föld közeli aszteroidáknak a jobb megértése csak egy a sok előnye közül, amelyeket várhatóan a következő generációs távcsövek, például az LSST kínál. Ezek az eszközök nemcsak lehetővé teszik számunkra, hogy távolabb láthassuk és nagyobb érthetőséggel (ezáltal kiterjesztjük Naprendszerünk és a kozmosz ismereteinket), hanem a fajként való hosszú távú túlélés biztosításában is segíthetnek bennünket.
