Bli varmere: Spotting Near-Earth Asteroids by heat signature

Ny teknikk for å få øye på Asteroider i nærheten av jorda ved hjelp av sine infrarøde utslipp er blitt avslørt av forskere fra NASA på APS april-møte i 2019

15. februar 2013 brøt en gjenstand opp på himmelen over den russiske byen Chelyabinsk. Sprengningen - oppdaget så langt borte som Antartica - var kraftigere enn en atomeksplosjon, 25 til 30 ganger kraftigere. Det knuste vinduer og skadet cirka 1200 mennesker. Faktisk var eksplosjonen så intenst lys at den godt kan ha utkonkurrert solen.

Chelyabinsk ildkule registrert av et dashcam fra Kamensk-Uralsky nord for Chelyabinsk der det fortsatt var daggry. (Planetary Society Institute)

Den største bekymringen for Chelyabinsk-hendelsen er at den involverte meteoren - som brøt av fra en større asteroide - relativt liten - med en diameter på 17–20 m. Det er mange, mye større gjenstander der ute. Å vite nøyaktig hvor ville være til stor fordel.

Ansvaret for å lokalisere slike gjenstander i jordens nærhet - Near Earth Objects (NEOs) og spørsmålet om hvordan man kan forhindre en påvirkning, blir undersøkt av Amy Mainzer og hennes kolleger ved NASAs asteroidejaktoppdrag ved Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, California. De har tenkt ut en enkel, men genial måte å oppdage NEO-er når de slynger seg mot planeten.

Dette er en samling bilder fra WISE-romfartøyet til asteroiden 2305 King, som er oppkalt etter Martin Luther King Jr. Asteroiden fremstår som en streng med oransje prikker fordi dette er et sett av eksponeringer som er lagt sammen for å vise bevegelsen over himmelen. Disse infrarøde bildene er fargekodet slik at vi kan oppfatte dem med det menneskelige øyet: 3,4 mikron er representert som blå; 4,6 mikron er grønn, 12 mikron er gul og 22 mikron er vist som rød. Fra WISE-dataene kan vi beregne at asteroiden er omtrent 12,7 kilometer i diameter, med en 22% reflektivitet, noe som indikerer en sannsynlig steinaktig sammensetning (NASA)

Mainzer, som er hovedetterforsker for oppdraget, skisserte arbeidet til NASAs kontor for kontinentale forsvarskoordinering på American Physical Society April Meeting i Denver - inkludert teamets NEO-anerkjennelsesmetode og hvordan det vil hjelpe innsatsen for å forhindre fremtidige jordpåvirkninger.

Mainzer sier: “Hvis vi finner et objekt bare noen få dager fra påvirkning, begrenser det våre valg i stor grad, så i vår søkeinnsats har vi fokusert på å finne NEO-er når de er lenger borte fra Jorden, og gir maksimal tid og åpning opp et bredere spekter av avbøtningsmuligheter. ”

Du blir varmere!

Å finne NEOer er ikke en lett oppgave. Mainzer beskriver det som å prøve å oppdage en klump kull på nattehimmelen.

Hun utdyper: ”NEO-er er i overveiende grad svake fordi de stort sett er veldig små og langt borte fra oss i verdensrommet.

"Legg til det faktum at noen av dem er så mørke som skrivertoner, og det er veldig vanskelig å prøve å oppdage dem mot det svarte av rommet."

Dette er et bilde av det foreslåtte NEOCam-oppdraget (Near Earth), som er designet for å finne, spore og karakterisere jorda som nærmer seg asteroider og kometer. Ved hjelp av et termisk infrarødt kamera ville oppdraget måle varmesignaturene til NEOs uansett om de er lyse eller mørkfargede. Teleskopets hus er malt svart for effektivt å utstråle sin egen varme ut i verdensrommet, og solskjoldet gjør det mulig å observere nær solen der NEO-er i de mest jordlignende banene tilbringer mye av tiden sin. I bakgrunnen er et sett med bilder av hovedbelte-asteroider samlet av prototypemisjonen NEOWISE; asteroidene vises som røde prikker mot bakgrunnsstjerner og galakser. (NASA)

I stedet for å bruke synlig lys for å oppdage innkommende gjenstander, jobbet Mainzer og teamet hennes på JPL / Caltech i stedet med et karakteristisk trekk ved NEO-er - deres varme.

Asteroider og kometer blir varmet av solen og gløder så sterkt på varme - infrarøde - bølgelengder. Dette betyr at de er lettere å få øye på med teleskopet Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE).

Mainzer forklarer: "Med NEOWISE-oppdraget kan vi få øye på gjenstander uansett overflatefarge, og bruke det til å måle størrelser og andre overflateegenskaper."

Å oppdage NEO overflateegenskaper gir Mainzer og hennes kolleger et innblikk i hvor store gjenstander er og hva de er laget av, begge kritiske detaljer når det gjelder å montere en forsvarsstrategi mot en jordstruende NEO.

For eksempel er en defensiv strategi å fysisk "dytte" en NEO vekk fra en jordpåvirkningsbane. Saken er at for å beregne energien som kreves for den dunken, er detaljer om NEO-masse, og derfor størrelse og sammensetning, avgjørende.

NEOWISE-romteleskopet oppdaget kometen C / 2013 US10 Catalina med hastighet på jorden 28. august 2015. Denne kometen svingte inn fra Oort Cloud, skallet av kaldt, frossent materiale som omgir solen i den fjerneste delen av solsystemet langt utover banen til Neptun. NEOWISE fanget kometen da den svimlet av aktivitet forårsaket av solens varme. 15. november 2015 kom kometen sin nærmeste tilnærming til Solen og dyppet inne i jordens bane; det er mulig at dette er første gang denne gamle kometen noensinne har vært så nær sola. NEOWISE observerte kometen i to varmefølsomme infrarøde bølgelengder, 3,4 og 4,6 mikron, som er fargekodet som cyan og rød i dette bildet. NEOWISE oppdaget denne kometen flere ganger i 2014 og 2015; fem av eksponeringene er vist her i et kombinert bilde som viser kometens bevegelse over himmelen. De store mengdene med gass og støv som spytt av kometen virker røde i dette bildet fordi de er veldig kalde, mye kaldere enn bakgrunnsstjernene. (NASA)

Å undersøke sammensetningen av asteroider vil også hjelpe astronomer til å forstå hvordan omstendighetene under solsystemet ble dannet.

Mainzer sier: “Disse gjenstandene er iboende interessante fordi noen antas å være like gamle som det originale materialet som utgjorde solsystemet.

"En av tingene vi har funnet er at NEO-er er ganske forskjellige i sammensetning."

Mainzer er nå opptatt av å benytte seg av fremskritt innen kamerateknologi for å hjelpe til med letingen etter NEO-er. Hun sier: "Vi foreslår for NASA et nytt teleskop, Near Earth Earth Camera (NEOCam), for å gjøre en mye mer omfattende jobb med å kartlegge asteroideplasser og måle størrelsen."

Naturligvis er ikke NASA det eneste romfartsorganet som prøver å forstå NEOs - Japan Aerospace Exploration Agency (JAXAs) Hayabusa 2s oppdrag planer om å samle prøver fra en asteroide. I presentasjonen sin forklarer Mainzer hvordan NASA jobber med det globale romfartssamfunnet i et internasjonalt forsøk på å forsvare planeten mot NEO-påvirkning.