Over 1.000 nye asteroider opdaget skjult i Hubble-arkiver

Forskere har fundet over 1.700 asteroide spor i arkiverede Hubble-data fra de sidste 20 år. Mens mange af asteroiderne tidligere er kendt, er mere end 1.000 det ikke. Hvad nytter yderligere 1.000 asteroider? Som alle asteroider kunne de have værdifulde spor til solsystemets historie.

Som tiden går, og flere og flere teleskoper udfører flere og flere observationer, bliver deres kombinerede arkivdata ved med at vokse. Nogle gange lurer opdagelser i de data, der afventer nye analytiske værktøjer eller fornyet indsats fra videnskabsmænd, før de afsløres. Det er, hvad der skete i et forsøg kaldet Hubble Asteroid Hunter.

I 2019 lancerede en gruppe astronomer Hubble Asteroid Hunter . Det er et borgervidenskabeligt projekt om Zoounivers platform. Deres mål var at finkæmme Hubble-data for at finde nye asteroider.

Astronomerne udgav resultaterne af deres projekt i et nyt papir med titlen Hubble Asteroid Hunter I. Identifikation af asteroidespor i Hubble Space Telescope-billeder. Undersøgelsen er online i tidsskriftet Astronomi og astrofysik . Hovedforfatteren er Sandor Kruk fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics.

'En astronoms affald kan være en anden astronoms skat,' sagde Kruk i en pressemeddelelse .

Asteroide 2001 SE101 passerer foran Krabbetågen, 5. december 2005. (Melina Thévenot/NASA/ESA HST)

De data, de søgte efter, blev stort set kasseret fra andre observationsbestræbelser, der ikke var fokuseret på asteroider. I mange tilfælde ville dataene have fremstået som 'støj' og blev fjernet for at få forskellige elementer til at skille sig ud. Men alle disse sekundære, uundersøgte data er stadig arkiverede og tilgængelige.

'Mængden af ​​data i astronomiarkiver stiger eksponentielt, og vi ønskede at gøre brug af disse fantastiske data,' sagde Kruk.

Projektet undersøgte mere end 37.000 sammensatte Hubble-billeder. De blev taget mellem 30. april 2002 og 14. marts 2021 med Advanced Camera for Surveys og Wide Field Camera 3 ombord på Hubble-rumteleskopet. De fleste billeder er 30 minutter lange eksponeringer, så asteroidespor fremstår som buede striber.

Striberne går til kernen af ​​problemet: computere kæmper for at opdage dem. Det er her, Zooniverse-platformen og borgerforskere kommer ind i billedet.

'På grund af Hubbles kredsløb og bevægelse fremstår stregerne buede på billederne, hvilket gør det vanskeligt at klassificere asteroidespor – eller rettere sagt er det svært at fortælle en computer, hvordan den automatisk skal detektere dem,' forklarede Sandor Kruk.

'Derfor havde vi brug for frivillige til at lave en indledende klassifikation, som vi så brugte til at træne en maskinlæringsalgoritme.'

De frivillige leverede. 11.482 borgerforskere deltog i klassificeringen af ​​billederne. Hubble Asteroid Hunter-siden hos Zooniverse havde over 2 millioner klik, og de frivillige leverede 1488 positive klassifikationer i omkring 1 procent af billederne.

Arbejdet fra de deltagende borgere trænede en maskinlæringsalgoritme til at søge i resten af ​​billederne hurtigt og præcist. Algoritmen findes i Google Cloud, og når den først blev trænet, bidrog den med yderligere 900 detektioner for i alt 2487 potentielle asteroidespor i Hubble-dataene.

Så spillede de professionelle videnskabsmænd deres rolle. Tre af avisens forfattere, herunder hovedforfatteren Sandor Kruk, gennemgik resultaterne. De udelukkede ting som kosmiske stråler og andre objekter, hvilket resulterede i 1701 spor fundet i 1316 Hubble-billeder. Omkring en tredjedel af dem var kendte asteroider, hvilket efterlod 1031 uidentificerede asteroidespor.

(ESA/Hubble/NASA/S. Kruk/ESTEC/Hubble Asteroid Hunter borgervidenskabsteam/M. Zamani)

Ovenfor: Denne mosaik består af 16 forskellige datasæt fra NASA/ESA Hubble-rumteleskopet, der blev undersøgt som en del af Asteroid Hunter-borgerforskningsprojektet. Hvert af disse datasæt blev farvetildelt baseret på tidssekvensen af ​​eksponeringer, hvor de blå toner repræsenterer den første eksponering, som asteroiden blev fanget i, og de røde toner repræsenterer den sidste.

Opfølgende observationer vil bekræfte, hvor mange af dem, der er nyopdagede asteroider, og bestemme deres kredsløb. Nogle af 1031 vil sandsynligvis ikke blive bekræftet, men resten vil hjælpe med at uddybe vores forståelse af vores solsystems asteroidepopulation.

Disse asteroider er undsluppet at blive opdaget, fordi de er svagere og sandsynligvis meget mindre end de fleste asteroider opdaget fra jorden. Dette papir er det første udgivet som en del af Hubble Asteroid Hunter-projektet. I efterfølgende artikler vil forfatterne bruge den buede form af asteroidestierne til at bestemme deres baner og deres afstande.

Alle asteroider er rester fra solsystemets tidlige dage, for det meste fra før planeterne blev dannet. De er som naturens tidskapsler, og de bevarer forholdene i det tidlige system. Det er derfor, astronomer er så interesserede i dem, og derfor har vi sendt rumfartøjer for at indsamle prøver fra asteroider som Bennu og Ryugu.

'Asteroiderne er rester fra dannelsen af ​​vores solsystem, hvilket betyder, at vi kan lære mere om forholdene, da vores planeter blev født,' forklarede Kruk.

(Hubble Asteroid Hunter)

Ovenfor Dette billede fra undersøgelsen er et himmelkort over solsystemobjekterne (SSO'er) identificeret i Hubbles arkiverede billeder. De blå stjerner viser de identificerede, kendte asteroider. De orange cirkler viser placeringen af ​​objekter, som holdet ikke fandt nogen tilknytning til SSO'er til. Ekliptikken er vist med rødt. De to huller i dette plot svarer til det galaktiske plan, som HST ikke observerede.

Flere og flere forskere gør brug af arkivdata som denne. Det er økonomisk at gennemsøge eksisterende billeder for nye opdagelser, og det bærer frugt.

'Brugen af ​​arkivdata produceret af billedkampagner, hvis primære videnskabelige mål ligger uden for solsystemet, er almindelig praksis i asteroidevidenskab. Flere grupper har brugt forskellige billedarkiver til at finde og karakterisere SSO'er.'

For eksempel, i 2019, forskere brugte arkivbilleder fra exoplanetundersøgelser til at identificere over 1800 asteroider med 182 potentielle nye opdagelser.

Astronomer ønsker en fuldstændig forståelse af solsystemets asteroidepopulation, fordi det hjælper med at afklare solsystemets historie.

'En detaljeret beskrivelse af de små kroppe i solsystemet sætter begrænsninger for de forskellige solsystems dannelsesscenarier, som giver konkrete forudsigelser om størrelsen og kredsløbsfordelingen af ​​objekter som en funktion af tiden,' forklarer forfatterne. 'I særdeleshed har både de gigantiske planeters migrationer og kollisionskaskader virkninger på asteroidernes størrelse og kredsløbsfordelinger, som kunne påvises med specielle observationsundersøgelser.'

Men særligt målrettede undersøgelser er dyre og tidskrævende. Observerende forslag møder også hård konkurrence fra andre forskere med andre fokusområder.

'Vi besluttede i stedet at producere sådan en undersøgelse ud fra et stort arkivdatasæt,' skriver forfatterne.

Kruk antydede andre ting i dataene end asteroider. 'Men der var også andre serendipitære fund i arkivbillederne, som vi følger op i øjeblikket.'

Han sagde også, at deres tilgang er en game-changer, og de har til hensigt at bruge den igen.

'At bruge sådan en kombination af menneskelig og kunstig intelligens at gennemsøge enorme mængder data er en stor game-changer, og vi vil også bruge disse teknikker til andre kommende undersøgelser, såsom med Euclid-teleskopet.'

For så vidt angår '... andre serendipitøse fund...' på billederne, afviste Kruk at fortælle, hvad disse andre fund kunne være. Han fortalte Universe Today, at resultaterne er '... ikke relateret til usædvanlige asteroider, men til andre fund i dataene. Vi vil snart rapportere dem i opfølgende publikationer og meddelelser, så følg med!'

Det vil vi bestemt.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet af Universet i dag . Læs original artikel .