Asteróides mortais escondidos à vista de todos. Uma nova ferramenta ajuda a sua descoberta.

Ed Law quer salvar a Terra de asteróides mortais.

Ou pelo menos, se houver uma grande rocha espacial vindo em nossa direção, o Dr. Lu, um ex-astronauta da NASA com doutorado em física aplicada, quer encontrá-la antes que ela nos atinja – espero que com anos de aviso prévio e oportunidades para a humanidade . para gastá-lo.

Na terça-feira, a Fundação B612, um grupo sem fins lucrativos que o Dr. Lu ajudou a fundar, anunciou a descoberta de mais de 100 asteróides. (O nome da instituição é uma referência ao livro infantil de Antoine de Saint-Exupery, “O Pequeno Príncipe”; B612 é o principal asteróide do personagem.)

Isso por si só não é perceptível. Novos asteróides estão sendo relatados o tempo todo por observadores do céu em todo o mundo. Isso inclui amadores com telescópios de quintal e pesquisas robóticas que examinam sistematicamente o céu noturno.

Notavelmente, o B612 não construiu um novo telescópio nem fez novas observações com telescópios existentes. Em vez disso, pesquisadores financiados pelo B612 aplicaram recursos computacionais sofisticados a imagens de anos – 412.000 delas nos Arquivos Digitais do Laboratório Nacional de Pesquisa em Astronomia Óptica Infravermelha, ou NOIRLab – para filtrar os asteróides de 68 bilhões de pontos de luz cósmica. capturado nas fotos.

Este é o método moderno de astronomia” Dr. Lu disse.

A pesquisa adiciona a Esforços de “Defesa Planetária” da NASA e de outras organizações em todo o mundo.

Hoje, dos 25.000 asteróides próximos à Terra que têm pelo menos 460 pés de diâmetro, apenas cerca de 40% foram encontrados. Os 60% restantes – cerca de 15.000 rochas espaciais, cada uma com potencial para liberar energia equivalente a centenas de milhões de toneladas de TNT em uma colisão com a Terra – permanecem desconhecidos.

B612 colaborou com Joachim Moeyens, estudante de pós-graduação da Universidade de Washington, e orientador de doutorado, Mario Juric, professor de astronomia. Eles e colegas do Instituto de Pesquisa Intensiva de Dados em Astrofísica e Cosmologia da universidade desenvolveram um algoritmo capaz de examinar imagens astronômicas não apenas para determinar quais pontos de luz podem ser asteroides, mas também para ver quais pontos de luz em imagens tiradas em noites diferentes são realmente o mesmo asteróide.

Essencialmente, os pesquisadores desenvolveram uma maneira de detectar o que foi realmente visto, mas não observado.

Normalmente, os asteróides são descobertos quando a mesma parte do céu é fotografada várias vezes durante uma única noite. Um pedaço do céu noturno contém muitos pontos de luz. As estrelas e galáxias distantes permanecem na mesma ordem. Mas objetos muito mais próximos, dentro do sistema solar, movem-se rapidamente e suas posições mudam ao longo da noite.

Os astrônomos chamam uma série de observações de um único objeto em movimento durante uma noite de “rastreamento”. O rastreador fornece uma indicação do movimento do objeto, guiando os astrônomos para onde eles podem estar procurando por mais uma noite. Eles também podem procurar fotos antigas do mesmo objeto.

Muitas observações astronômicas que não fazem parte das buscas sistemáticas de asteróides inevitavelmente registram asteróides, mas apenas em um único momento e local, não as múltiplas observações necessárias para juntar os pequenos caminhos.

As imagens do NOIRLab, por exemplo, foram obtidas principalmente pelo telescópio Victor M. Blanco de 4 metros no Chile como parte de um levantamento de quase um oitavo do céu noturno para mapear a distribuição das galáxias no universo.

Os pontos extras de luz foram ignorados, porque não eram o que os astrônomos estavam estudando. “São apenas dados aleatórios em apenas imagens aleatórias do céu”, disse Lu.

Mas para Moeyens e Dr. Juric, um único ponto de luz que não seja uma estrela ou galáxia é um ponto de partida para seu algoritmo, que eles chamaram de Recuperação de Órbita Heliocêntrica sem Tracklet, ou THOR.

A lei da gravidade controla o movimento do asteróide. THOR cria uma órbita de teste correspondente ao ponto de luz observado, assumindo uma certa distância e velocidade. Em seguida, calcula onde o asteróide estava nas noites subsequentes e anteriores. Se um ponto de luz aparecer ali nos dados, pode ser o mesmo asteroide. Se o algoritmo conseguir juntar cinco ou seis observações em poucas semanas, esse é um candidato promissor para descobrir um asteroide.

Em princípio, há um número infinito de órbitas de teste possíveis para examinar, mas isso requer nunca ser impraticável para calcular. Na prática, como os asteroides se aglomeram em torno de certas órbitas, o algoritmo só precisa considerar alguns milhares de possibilidades cuidadosamente selecionadas.

No entanto, calcular milhares de órbitas de teste para milhares de asteroides em potencial é uma tarefa assustadora para decifrar os números. Mas o advento da computação em nuvem – o enorme poder de computação e armazenamento de dados distribuído pela Internet – torna isso possível. O Google contribuiu com tempo em sua plataforma Google Cloud para esse esforço.

“É um dos aplicativos mais legais que já vi”, disse Scott Benberthy, diretor de Inteligência Artificial Aplicada do Google.

Até agora, os cientistas examinaram cerca de um oitavo dos dados de um mês, setembro de 2013, dos arquivos do NOIRLab. THOR produziu 1.354 asteróides potenciais. Vários deles já estavam no catálogo de asteróides mantido pelo Minor Planet Center da União Astronômica Internacional. Alguns deles foram observados anteriormente, mas durante apenas uma noite e o pequeno caminho não foi suficiente para determinar com confiança uma órbita.

O Minor Planet Center confirmou que 104 objetos são novas descobertas até agora. O arquivo NOIRLab contém sete anos de dados, indicando que existem dezenas de milhares de asteroides esperando para serem encontrados.

“Acho legalE adisse Matthew Payne, diretor do Minor Planet Center, que não esteve envolvido no desenvolvimento do THOR. “Acho muito interessante e também nos permite fazer bom uso dos dados de arquivo que já existem. “

Atualmente, o algoritmo está configurado para encontrar apenas asteroides do cinturão principal, aqueles com órbitas entre Marte e Júpiter, e não asteroides próximos da Terra, aqueles que podem colidir com nosso planeta. Reconhecer asteróides próximos da Terra é mais difícil porque eles estão se movendo mais rápido. Observações diferentes do mesmo asteroide podem ser separadas em tempo e distância, e o algoritmo precisa fazer mais cálculos para fazer as conexões.

“Certamente terá sucesso”, disse o Sr. Moen. “Não há razão para que isso não aconteça. Eu realmente não tive a chance de experimentá-lo.”

THOR não só tem a capacidade de descobrir novos asteróides em dados antigos, mas também pode alterar observações futuras. Considere por exemplo, Observatório Vera C Robinanteriormente conhecido como o Large Universal Survey Telescope, está atualmente em construção no Chile.

Financiado pela National Science Foundation, o Observatório Rubin é um telescópio de 8,4 metros que frequentemente varre o céu noturno para rastrear mudanças ao longo do tempo.

Parte da missão do observatório é estudar a estrutura em larga escala do universo e identificar supernovas distantes, também conhecidas como supernovas. Mais perto de casa, você também descobrirá um grande número de objetos menores que um planeta orbitando o sistema solar.

Vários anos atrás, alguns cientistas sugeriram que os padrões observacionais do Telescópio Rubin poderiam ser modificados para que ele pudesse localizar mais impactos de asteróides e, assim, localizar asteróides mais perigosos ainda não descobertos mais rapidamente. Mas essa mudança teria retardado outras pesquisas astronômicas.

Se o algoritmo THOR provar funcionar bem com os dados de Rubin, o telescópio não precisaria varrer a mesma parte do céu duas vezes por noite, permitindo cobrir o dobro da área.

“Isso pode, em princípio, ser revolucionário, ou pelo menos muito importante”, disse Zeljko Ivezic, diretor do telescópio e autor de um artigo científico descrevendo o THOR e testando-o contra observações.

Se o telescópio puder retornar ao mesmo lugar no céu a cada duas noites em vez de a cada quatro noites, isso poderá beneficiar outras pesquisas, incluindo a busca de supernovas.

“Este seria outro efeito do algoritmo que não tem nada a ver com asteróides”, disse Evezek. “Isso mostra muito bem como a paisagem está mudando. O ecossistema da ciência está mudando porque agora o software pode fazer coisas que você nem sonharia há 20 ou 30 anos atrás e que você nem imaginava.”. “

Para o Dr. Lu, o THOR oferece uma maneira diferente de atingir os mesmos objetivos que ele tinha uma década atrás.

Na época, o B612 estava de olho em um projeto ambicioso e muito mais caro. A organização sem fins lucrativos deveria construir, lançar e operar seu próprio telescópio espacial chamado Sentinel.

Na época, o Dr. Lu e os outros líderes do B612 ficaram frustrados com o ritmo lento da busca por rochas espaciais perigosas. Em 2005, o Congresso ordenou que a NASA localizasse e rastreasse 90% dos asteroides próximos da Terra com 140 metros ou mais de diâmetro até 2020. Mas os legisladores não forneceram o dinheiro que a NASA precisava para fazer o trabalho, e o prazo terminou com menos da metade sendo encontrados esses asteróides.

Arrecadar US$ 450 milhões de doadores privados para assinar o Sentinel foi um desafio para o B612, especialmente porque a NASA estava considerando construir seu próprio telescópio espacial para detectar asteróides.

Quando a National Science Foundation deu luz verde para o Observatório Rubin, o B612 reavaliou seus planos. “Podemos nos virar rapidamente e dizer: ‘Qual é a abordagem diferente para resolver o problema que estamos aqui para resolver?’”, disse Lu. “

O Observatório Rubin está programado para fazer suas primeiras observações de teste em cerca de um ano e estar operacional em cerca de dois anos. Dr. Evcic disse que dez anos de observações de Rubin, combinados com outras buscas por asteróides, podem atingir a meta de 90% do Congresso.

A NASA também está acelerando os esforços de defesa planetária. Seu telescópio de asteroides, chamado NEO Surveyor, está na fase inicial de projeto e tem como objetivo ser lançado em 2026.

Ainda este ano, a missão Double Asteroid Redirection Test lançará um projétil em um pequeno asteroide e medirá o quanto o caminho do asteroide mudou. A Agência Espacial Nacional da China está trabalhando em uma missão semelhante.

Para B612, em vez de disputar um projeto de telescópio que custa quase meio bilhão de dólares, poderia contribuir para esforços de pesquisa menos caros como o THOR. Na semana passada, anunciou que recebeu US$ 1,3 milhão em doações para financiar novos trabalhos em ferramentas de computação em nuvem para a ciência de asteroides. A fundação também recebeu uma doação da Tito’s Handmade Vodka que corresponderá a até US$ 1 milhão de outros doadores.

B612 e Dr. Lu agora não estão apenas tentando salvar o mundo. “Respondemos a uma pergunta trivial sobre como a vodka se relaciona com os asteróides.” Ele disse.