Это хорошо известное астрономическое соглашение, что у Земли есть только один естественный спутник, который известен (несколько нереально) как «Луна». Тем не менее, астрономы уже более десяти лет знают, что на Земле также есть популяция так называемых «переходных лун». Это подмножество околоземных объектов (ОСЗ), которые временно скованы гравитацией Земли и принимают орбиты вокруг нашей планеты.
Согласно новому исследованию, проведенному группой финских и американских астрономов, эти временно захваченные орбитальные аппараты (TCO) можно изучить с помощью Большого синоптического обзорного телескопа (LSST) в Чили, который, как ожидается, начнет функционировать к 2020 году. При исследовании этих объектов Авторы исследования утверждают, что с помощью телескопа следующего поколения мы многое узнаем о ОСЗ и даже начнем проводить с ними миссии.
Исследование, которое недавно появилось в журнале ИкарРуководил Григорий Федорец - аспирант кафедры физики Хельсинкского университета. К нему присоединились физики из Технологического университета Лулео, Института интенсивных исследований в области астрофизики и космологии (DIRAC) Вашингтонского университета и Гавайского университета.
Концепция совокупной стоимости владения была впервые постулирована в 2006 году после открытия и характеристики RH120, объекта диаметром от 2 до 3 метров (6,5-10 футов), который обычно вращается вокруг Солнца. Каждые двадцать или около того лет он приближается к системе Земля-Луна и временно захватывается гравитацией Земли.
Последующие наблюдения NEO, таких как астероид 1991 VG и метеор EN130114, добавили веса этой теории и позволили астрономам наложить ограничения на популяции TCO. Это привело к выводу, что временно захваченные спутники делятся на две группы населения. С одной стороны, есть ТШО, которые при захвате делают эквивалент хотя бы одного оборота вокруг Земли.
Во-вторых, существуют временно захваченные мухи (TCF), которые при захвате составляют эквивалент менее одного оборота. По словам Федорец и его коллег, эти объекты являются привлекательной целью для исследований и встреч с космическими кораблями - либо в форме миссий размером с CubeSat, либо в виде более крупных космических кораблей, которые могут выполнять миссии по возврату образцов.
Для начала, исследование этих объектов позволило бы астрономам ограничить размер и частоту NEO, которые варьируются в размерах от 1/10 метра до 10 метров в диаметре, что не совсем понятно. Как правило, эти объекты слишком малы и слишком тусклы, чтобы большинство телескопов и техник могли эффективно их наблюдать.
Мониторинг и изучение этого специального класса NEO - вот где LSST вступает в игру. Ожидается, что из-за высокого разрешения и чувствительности LSST станет одним из основных средств для обнаружения ОСЗ и потенциально опасных объектов, которые в противном случае очень трудно обнаружить. Как сказал Федорец по электронной почте Space Magazine:
«Для LSST, подавляющее большинство переходных лун будет слишком слабым, чтобы их обнаружить. Тем не менее, это будет единственное обследование, способное обнаруживать любые переходные луны на регулярной основе ... Особенности LSST, которые особенно подходят для обнаружения TCO, включают в себя: большое поле зрения; предельная величина V = 24,7, позволяющая обнаруживать слабые объекты; оперативный режим с параллельными наблюдениями и быстрым наблюдением за тем же полем первоначально в одну и ту же ночь, помогая идентифицировать быстро движущиеся прицепные объекты ».
Как только он заработает, телескоп LSST проведет 10-летнее исследование, в котором будут рассмотрены некоторые из наиболее насущных вопросов о структуре и эволюции Вселенной. К ним относятся тайны темной материи и темной энергии, а также образование и структура Млечного Пути. Он также посвятит время наблюдения Солнечной системе в надежде узнать больше о малых популяциях планет и ОСЗ.
Чтобы определить, сколько TCO обнаружит LSST, команда провела серию симуляций. Их работа основана на предыдущем исследовании, проведенном в 2014 году доктором Брайсом Болином из Калифорнийского технологического института и его коллегами, в котором они оценивали астрономические возможности текущего и следующего поколений. Именно это исследование показало, как LSST будет чрезвычайно эффективным при обнаружении переходных лун.
Для их изучения Федорец пересмотрел работу Болина и провел собственный анализ. Как он это описал:
«[A] синтетическая популяция переходных лун была проведена с помощью симуляции наведения LSST. Первоначальный анализ показал, что система обработки движущихся объектов LSST может распознавать только три объекта за четыре года (частота трех обнаружений в течение 15 дней). Это казалось [как] небольшое число, поэтому мы провели дополнительный анализ. Мы отобрали все наблюдения, по крайней мере, с двумя наблюдениями, и выполнили определение орбиты и связь орбит с методами, альтернативными MOPS. Эта специальная обработка на порядок увеличила число наблюдаемых кратковременных кандидатов на Луну ».
В итоге Федорец и его команда пришли к выводу, что с помощью LSST и современного программного обеспечения для автоматической идентификации астероидов - иначе. система обработки движущихся объектов (MOPS) - TCO может быть обнаружена один раз в год. Эта ставка может быть увеличена до одной TCO каждые два месяца, если будут разработаны дополнительные программные инструменты специально для идентификации TCO, которые могли бы дополнить базовую MOPS.
В конечном счете, исследование TCO будет полезным для астрономов по ряду причин. Для начала, существует разрыв между изучением более крупных астероидов и более мелких болидов - небольших метеоров, которые регулярно сгорают в атмосфере Земли. Те из них, которые обычно имеют диаметр от 1 до 40 метров (от 3 до 130 футов), в настоящее время не имеют достаточных ограничений.
«Переходные луны - хорошая популяция, чтобы ограничить этот диапазон размеров, так как в тех диапазонах размеров они должны появляться регулярно и обнаруживаться с помощью LSST», - говорит Федорец. «Кроме того, ТШО являются нерешенными целями для миссий [на месте]. Они были доставлены «бесплатно» в окрестности Земли. Поэтому для их достижения требуется относительно небольшое количество топлива. Потенциальные миссии могут быть спроектированы как полеты на месте (например, класса CubeSat) или как первые шаги в использовании ресурсов астероидов ».
Еще одним преимуществом изучения этих объектов является то, как они помогут астрономам лучше понять потенциально опасные объекты (PHO). Этот термин используется для описания астероидов, которые периодически пересекают орбиту Земли и представляют опасность столкновения. Хотя они имеют характеристики наблюдений, сходные с TCO, их можно различить только на основе их орбит.
Конечно, Федорец подчеркнул, что хотя ТШО проводят месяцы на геоцентрических орбитах, возможной задачей для изучения одной из них должна быть быстрая реакция. К счастью, ЕКА разрабатывает такую миссию в форме своего «кометного перехватчика», который будет запущен на устойчивую спящую орбиту и активирован, как только комета или астероид выйдет на орбиту Земли.
Лучшее понимание временных спутников Земли, потенциально опасных объектов и околоземных астероидов является лишь одним из многих преимуществ, которые, как ожидается, будут получены от телескопов следующего поколения, таких как LSST. Эти инструменты не только позволят нам видеть дальше и с большей ясностью (таким образом расширяя наши знания о нашей Солнечной системе и космосе), они также могут помочь нам обеспечить наше долгосрочное выживание как вида.
