Становится теплее: определение околоземных астероидов по тепловым признакам

Исследователи НАСА на апрельском совещании APS в 2019 году раскрыли новую методику определения околоземных астероидов с помощью инфракрасного излучения.

15 февраля 2013 года в небе над российским городом Челябинск взорвался объект. Взрыв, обнаруженный так же далеко, как Антарктида, был более мощным, чем ядерный взрыв, в 25-30 раз мощнее. Это разбило окна и ранило приблизительно 1200 человек. На самом деле, взрыв был настолько интенсивным, что он мог на короткое время затмить Солнце.

Челябинский огненный шар зафиксирован видеорегистратором из Каменск-Уральского к северу от Челябинска, где еще был рассвет. (Институт Планетарного Общества)

Основная проблема, связанная с челябинским событием, заключается в том, что в него вовлечен метеорит, который откололся от более крупного астероида - относительно небольшого - диаметром 17–20 м. Есть много, гораздо более крупных объектов. Знание точно, где было бы большое преимущество.

Ответственность за обнаружение таких объектов в непосредственной близости от Земли - объектов, близких к Земле (NEO), и вопрос о том, как предотвратить воздействие, исследуются Эми Майнцер и ее коллегами в миссии НАСА по поиску астероидов в Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния. Они разработали простой, но гениальный способ обнаружить NEO, когда они бросаются к планете.

Это коллекция изображений с космического корабля WISE астероида 2305 King, который назван в честь Мартина Лютера Кинга-младшего. Астероид выглядит как ряд оранжевых точек, потому что это набор экспозиций, которые были добавлены вместе, чтобы показать его движение по небу. Эти инфракрасные изображения имеют цветовую кодировку, чтобы мы могли воспринимать их человеческим глазом: 3,4 микрона представлены синим цветом; 4,6 мкм - зеленый, 12 мкм - желтый, а 22 мкм - красный. Исходя из данных WISE, мы можем рассчитать, что диаметр астероида составляет около 12,7 километров, с отражательной способностью 22%, что указывает на вероятный состав камней (НАСА)

Майнцер, которая является основным исследователем миссии, рассказала о работе Координационного бюро по планетарной обороне НАСА на апрельской встрече Американского физического общества в Денвере, включая метод распознавания NEO ее команды и то, как это поможет усилиям по предотвращению будущих ударов Земли.

Майнцер говорит: «Если мы обнаружим объект всего лишь через несколько дней после удара, это сильно ограничит наш выбор, поэтому в наших поисках мы сосредоточились на поиске ОСЗ, когда они находятся дальше от Земли, обеспечивая максимальное количество времени и открывание». более широкий спектр возможностей смягчения ».

Тебе становится теплее!

Поиск ОСЗ не является легкой задачей. Майнцер описывает это как попытку найти кусочек угля в ночном небе.

Она уточняет: «NEO по своей природе слабы, потому что они в основном очень маленькие и находятся далеко от нас в космосе.

«Добавьте к этому тот факт, что некоторые из них такие же темные, как тонер для принтера, и пытаться разглядеть их на фоне космоса очень сложно».

Это изображение предполагаемой миссии камеры околоземных объектов (NEOCam), которая предназначена для поиска, отслеживания и характеристики приближающихся к Земле астероидов и комет. Используя тепловую инфракрасную камеру, миссия могла бы измерять тепловые сигнатуры ОСЗ независимо от того, светлые они или темные. Корпус телескопа окрашен в черный цвет, чтобы эффективно излучать свое собственное тепло в космос, а его солнцезащитный экран позволяет ему наблюдать вблизи Солнца, где NEO на большинстве похожих на Землю орбит проводят большую часть своего времени. На заднем плане - набор изображений основных астероидов пояса, собранных по прототипу миссии NEOWISE; астероиды отображаются в виде красных точек на фоне звезд и галактик. (NASA)

Вместо того чтобы использовать видимый свет для обнаружения входящих объектов, Майнцер и ее команда в JPL / Caltech работали вместо этого с характерной чертой ОСЗ - их жаром.

Астероиды и кометы нагреваются солнцем и поэтому ярко светятся на инфракрасных волнах. Это означает, что их легче обнаружить с помощью телескопа с широким полем наблюдения ближнего объекта (NEOWISE).

Майнцер объясняет: «С помощью миссии NEOWISE мы можем определять объекты независимо от их цвета поверхности и использовать их для измерения их размеров и других свойств поверхности».

Обнаружение свойств поверхности NEO дает Майнцеру и ее коллегам представление о том, насколько велики объекты и из чего они сделаны, что является важными деталями при разработке защитной стратегии против угрожающего Земле NEO.

Например, одна из оборонительных стратегий состоит в том, чтобы физически «оттолкнуть» ОСЗ от траектории удара Земли. Дело в том, что для расчета энергии, необходимой для этого толчка, очень важны детали массы NEO, а следовательно, размера и состава.

28 августа 2015 года космический телескоп NEOWISE заметил, что комета C / 2013 US10 Catalina ускоряется Землей. Эта комета взорвалась от Облака Оорта, оболочки холодного, замороженного материала, который окружает Солнце в самой отдаленной части Солнечной системы. вне орбиты Нептуна. NEOWISE захватил комету, поскольку она шипела от активности, вызванной солнечным теплом. 15 ноября 2015 г. комета приблизилась к Солнцу ближе всего, погрузившись в орбиту Земли; Вполне возможно, что эта древняя комета впервые когда-либо была так близко к Солнцу. NEOWISE наблюдал комету в двух чувствительных к нагреву инфракрасных длинах волн, 3,4 и 4,6 мкм, которые на этом изображении имеют цветовую маркировку голубого и красного цветов. NEOWISE обнаружил эту комету несколько раз в 2014 и 2015 годах; пять экспозиций показаны здесь в виде комбинированного изображения, изображающего движение кометы по небу. Обильные количества газа и пыли, извергаемые кометой, на этом изображении выглядят красными, потому что они очень холодные, намного холоднее фоновых звезд. (NASA)

Изучение состава астероидов также поможет астрономам понять, как сложились обстоятельства, при которых образовалась Солнечная система.

Майнцер говорит: «Эти объекты изначально интересны, потому что некоторые считаются такими же старыми, как исходный материал, из которого состоит Солнечная система.

«Одна из вещей, которые мы обнаружили, заключается в том, что NEO довольно разнообразны по составу».

Майнцер теперь стремится использовать достижения в технологии камер, чтобы помочь в поиске NEO. Она говорит: «Мы предлагаем НАСА новый телескоп« Камера околоземных объектов »(NEOCam), чтобы сделать гораздо более полную работу по картированию местоположений астероидов и измерению их размеров».

Конечно, НАСА - не единственное космическое агентство, пытающееся понять ОСЗ - миссия Hayabusa 2 Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) планирует собрать образцы с астероида. В своей презентации Майнцер объясняет, как НАСА работает с мировым космическим сообществом в международных усилиях по защите планеты от воздействия NEO.