On hyvin tunnettu tähtitieteellinen yleissopimus, että maapallolla on vain yksi luonnollinen satelliitti, jota kutsutaan (jonkin verran ei-luovaksi) nimellä "Kuu". Tähtitieteilijät ovat kuitenkin jo hiukan yli kymmenen vuoden ajan tienneet, että maapallolla on myös ns. Ohimeneviä kuut -väestöä. Nämä ovat osa maapallon lähellä olevia esineitä (NEO), joita maan tilapäinen potkuri vie tilapäisesti ja jotka kiertävät kiertoradalla planeettamme.
Suomalaisten ja amerikkalaisten tähtitieteilijöiden ryhmän tekemän uuden tutkimuksen mukaan näitä väliaikaisesti vangittuja kiertoradattajia (TCO) voitaisiin tutkia Chilessä sijaitsevalla suurella synoptisella tutkimuksella (LSST) - jonka odotetaan olevan toiminnassa vuoteen 2020 mennessä. Tutkimalla näitä esineitä Seuraavan sukupolven teleskoopin kanssa tutkimuksen kirjoittajat väittävät, että meidän on opittava paljon NEO: ista ja aloitettava jopa operaatioiden toteuttaminen heille.
Tutkimus, joka ilmestyi äskettäin lehdessä Icarus, johti Grigori Fedorets - jatko-opiskelija Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta. Hänen palvelukseen liittyivät fyysikot Luleån teknillisestä yliopistosta, Washingtonin yliopiston asteittaisen astrofysiikan ja kosmologian tutkimusinstituutiosta (DIRAC) ja Havaijin yliopistosta.
TCO-yhdisteiden käsite postuloitiin ensimmäisen kerran vuonna 2006 sen jälkeen kun löydettiin ja karakterisoitiin RH120, esine, jonka halkaisija on 2-3 metriä (6,5-10 jalkaa) ja joka kiertää normaalisti Auringon. Joka kahdenkymmenen vuoden välein, se tekee läheisiä lähestymistapoja Maan-Kuun järjestelmään ja on tilapäisesti vangittu maan gravitaation vaikutuksesta.
Myöhemmät NEO: ien havainnot - kuten asteroidi 1991 VG ja meteori EN130114 - lisäsivät tätä teoriaa edelleen ja antoivat tähtitieteilijöille mahdollisuuden asettaa rajoituksia TCO-populaatioille. Tämä johti siihen johtopäätökseen, että väliaikaisesti vangituilla satelliiteilla on kaksi populaatiota. Yhtäältä on olemassa TCO-yhdistelmiä, jotka tekevät vähintään yhden vallankumouksen vastaavan maapallon ympärille samalla, kun heidät vangitaan.
Toiseksi on väliaikaisesti kaapattuja flybyjä (TCF), jotka tekevät vangittuna yhtä kuin vähemmän kuin yksi kierros. Fedoretsin ja hänen kollegoidensa mukaan nämä esineet ovat houkutteleva kohde tutkimukselle ja tapaamiselle avaruusaluksilla - joko CubeSat-kokoisina tai suurempina avaruusaluksina, jotka voisivat suorittaa näytteen palautusoperaatioita.
Ensinnäkin näiden esineiden tutkiminen antaisi tähtitieteilijöille mahdollisuuden rajoittaa sellaisten NEO: ien kokoa ja taajuutta, joiden koko on välillä 1/10 metriä ja halkaisijaltaan 10 metriä, joita ei ymmärretä hyvin. Tyypillisesti nämä esineet ovat liian pieniä ja liian heikkoja useimpiin teleskoopeihin ja tekniikoihin, jotta niitä voidaan tarkkailla tehokkaasti.
Tämän erityisluokan NEO: ien tarkkailu ja opiskelu on LSST: n toiminta-ala. Korkean resoluution ja herkkyyden vuoksi LSST: n odotetaan olevan yksi ensisijaisista välineistä NEO: ien ja mahdollisesti vaarallisten esineiden löytämiseksi, joita muuten on hyvin vaikea havaita. Kuten Fedorets kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”LSST: n tapauksessa valtaosa ohimenevistä kuista on liian heikko löytääkseen. Se on kuitenkin ainoa kysely, joka pystyy havaitsemaan säännöllisesti mitään ohimeneviä kuita. LSST: n ominaisuuksiin, jotka ovat erityisen sopivia TCO-havaitsemiseen, kuuluu: suuri näkökenttä; rajoittava voimakkuus V = 24,7, mikä mahdollistaa heikkojen esineiden havaitsemisen; toimintatila, jossa suoritetaan selkänojan havaintoja ja saman kentän nopea seuranta aluksi samana yönä, auttaen tunnistamaan nopeasti liikkuvat perässä olevat kohteet. "
Kun LSST-kaukoputki on valmis ja käyntiin, se suorittaa kymmenen vuoden tutkimuksen, joka käsittelee kiireellisimpiä kysymyksiä maailmankaikkeuden rakenteesta ja kehityksestä. Näitä ovat tumman aineen ja tumman energian salaisuudet sekä Linnunradan muodostuminen ja rakenne. Se aikoo myös omistaa havaintoajan aurinkokunnalle toivoakseen saada lisätietoja pienemmistä planeetan populaatioista ja NEO: ista.
Ryhmä suoritti simulaatiosarjan määrittääkseen kuinka monta TCO: ta LSST havaitsee. Heidän työnsä perustuu aiempaan tutkimukseen, jonka vuonna 2014 suoritti Caltechin tohtori Bryce Bolin ja hänen kollegansa, jossa he arvioivat nykyisiä ja seuraavan sukupolven tähtitieteellisiä palveluita. Juuri tämä tutkimus osoitti, kuinka LSST olisi erittäin tehokas havaitsemaan ohimeneviä kuita.
Fedorets harkitsi tutkimustaan Bolinin työtä ja suoritti oman analyysin. Kuten hän kuvaili sitä:
”Ohimenevien kuutien [A] synteettinen populaatio ajettiin LSST: n osoittavan simulaation läpi. Alkuanalyysi osoitti, että LSST: n liikkuvien kohteiden prosessointijärjestelmä pystyi tunnistamaan vain kolme kohdetta neljässä vuodessa (kolmen havainnon polku 15 päivän aikana). Tämä vaikutti siltä, että pieni määrä, joten suoritimme lisäanalyysin. Valitsimme kaikki havainnot vähintään kahdella havainnolla ja suoritimme kiertoradan määrityksen ja kiertoradan yhdistämisen MOPS: n vaihtoehtomenetelmiin. Tämä erityiskohtelu lisäsi havaittavissa olevien ohimenevien kuukiehdokkaiden määrää suuruusluokkaa. "
Lopulta Fedorets ja hänen tiiminsä päättelivät käyttävänsä LSST: tä ja nykyaikaista automaattista asteroidin tunnistusohjelmistoa - aka. liikkuvien esineiden käsittelyjärjestelmä (MOPS) - TCO voitaisiin löytää vuosittain. Tätä verokantaa voitaisiin nostaa yhteen TCO: han joka toinen kuukausi, jos kehitetään lisäohjelmistotyökaluja erityisesti sellaisten TCO: iden tunnistamiseksi, jotka voisivat täydentää perustasoa MOPS: ää.
Viime kädessä TCO-arvojen tutkimuksesta on hyötyä tähtitieteilijöille monista syistä. Ensinnäkin suurempien asteroidien ja pienempien bolidien - pienten meteorien - välillä, jotka palavat säännöllisesti maan ilmakehässä, tutkimisessa on aukko. Väliin jäävät, joiden halkaisija on tyypillisesti 1–40 metriä (~ 3–130 jalkaa), eivät ole tällä hetkellä riittävän rajoitettuja.
"Ohimenevät kuut ovat hyvä populaatio rajoittaa tätä kokoaluetta, koska niillä tulisi näkyä säännöllisesti ja ne tulisi havaita LSST: llä", sanoo Fedorets. ”Lisäksi TCO: t ovat erinomaiset kohteet [in situ] -operaatioissa. Ne on toimitettu "ilmaiseksi" maan läheisyyteen. Siksi niiden saavuttamiseen tarvitaan suhteellisen pieni määrä polttoainetta. Mahdolliset tehtävät voitaisiin suunnitella in situ-lentomatkoiksi (esim. CubeSat-luokka) tai asteroidiresurssien käytön ensimmäisiksi vaiheiksi. "
Toinen hyöty näiden esineiden tutkimuksesta on, kuinka ne auttavat tähtitieteilijöitä ymmärtämään paremmin mahdollisesti vaarallisia esineitä (PHO). Tätä termiä käytetään kuvaamaan asteroideja, jotka ylittävät ajoittain Maan kiertoradan ja aiheuttavat törmäysriskin. Vaikka niillä on samanlaisia havaintoominaisuuksia kuin TCO: lla, ne voidaan havaita pelkästään kiertoratojensa perusteella.
Fedorets korosti tietysti, että vaikka TCO: t viettävät kuukausia geosentrisillä kiertoradalla, mahdollinen tehtävä tutkia yhtä niistä olisi oltava luonnollisen nopea vastaus. Onneksi ESA kehittää tällaista operaatiota heidän "Komeetan sieppaaja" -muodossaan, joka aloitetaan vakaan lepotilan kiertoradalle ja aktivoidaan heti, kun komeetta tai asteroidi saapuu Maan kiertoradalle.
Maan väliaikaisten satelliittien, mahdollisesti vaarallisten esineiden ja maanläheisten asteroidien ymmärtäminen on vain yksi monista eduista, jotka odotetaan tulevan seuraavan sukupolven teleskoopeilta, kuten LSST. Nämä instrumentit eivät vain mahdollista meitä näkemään kauempana ja selkeämmin (laajentaen siten tietämystä aurinkokuntamme ja kosmoksesta), ne voivat myös auttaa meitä varmistamaan pitkäaikaisen selviytymisen lajina.
