Обнаружены самые маленькие астероиды в главном поясе

Астероид, уничтоживший динозавров, был около 10 километров в диаметре. Падение астероида такого размера  — редкое событие, происходящее раз в 100 — 500 миллионов лет. Более мелкие астероиды, размером несколько десятков метров, поражают Землю чаще, примерно каждые несколько лет.

Эти декаметровые объекты, которые прилетают из пояса астероидов, могут вызвать региональные разрушения, как это было в Тунгуске (1908) и Челябинске (2013). Наблюдение за этими астероидами может пролить свет на происхождение подобных объектов.

Астрономы Массачусетского технологического института разработали новый метод обнаружения небольших декаметровых астероидов, диаметром от 10 метров, в главном поясе астероидов, регионе между Марсом и Юпитером. Ранее ученые могли идентифицировать только астероиды размером около километра.

Используя этот новый подход, команда ученых обнаружила более 100 новых декаметровых астероидов, размером «от автобуса до нескольких стадионов». Этот прорыв, подробно описанный в Nature, может помочь отслеживать астероиды, которые могут представлять опасность для Земли.

Ведущий автор исследования Артем Бурданов, научный сотрудник кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института, сказал: «Мы смогли обнаружить околоземные объекты размером до 10 метров, когда они подходят близко к Земле. Теперь у нас есть способ обнаружить эти небольшие астероиды, когда они находятся гораздо дальше, поэтому мы можем осуществлять более точное орбитальное отслеживание, что имеет ключевое значение для планетарной обороны».

Профессор планетологии Массачусетского технологического института Жюльен де Вит и его команда, в первую очередь занимающиеся изучением экзопланет, были частью группы, которая в 2016 году обнаружила планетную систему вокруг TRAPPIST-1. Используя телескоп в Чили, они подтвердили, что звезда, расположенная примерно в 40 световых годах от нас, содержит каменистые планеты размером с Землю, некоторые из которых находятся в обитаемой зоне.

С тех пор астрономы используют различные телескопы для дальнейшего изучения планет и поиска признаков жизни. В этом процессе им часто приходится отфильтровывать «шум» на своих изображениях — например, газ, пыль и планетарные объекты — иногда пропуская пролетающие астероиды.

«Для большинства астрономов астероиды — это своего рода небесные паразиты, в том смысле, что они просто пересекают поле зрения и влияют на ваши данные», — говорит Де Вит.

Ученые поняли, что те же данные, которые использовались для поиска экзопланет, можно повторно использовать для идентификации астероидов в нашей солнечной системе. Они применили технику под названием «shift and stack» (сдвиг и наложение), разработанную в 1990-х годах, когда несколько изображений одного и того же поля сдвигаются и складывают друг с другом, чтобы выделить слабые объекты путем снижения фонового шума.

Этот метод требует значительной вычислительной мощности для поиска астероидов, поскольку он включает в себя проверку множества возможных положений астероидов и смещение тысяч изображений для соответствия прогнозируемым местоположениям.

Ученые могут использовать современные графические процессоры (GPU) для эффективной обработки этих огромных объемов данных, что позволяет осуществлять поиск астероидов на высоких скоростях. Они сначала проверили свой подход, используя данные обзора SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULTra-cOOl Stars), который делает несколько снимков звезд с течением времени. Они также применили этот метод к данным с телескопа в Антарктиде. Оба проекта продемонстрировали, что новый метод может успешно идентифицировать множество новых астероидов в главном поясе.

В своем последнем исследовании ученые использовали данные космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), который чувствителен к инфракрасному свету. Поскольку астероиды в главном поясе ярче в инфракрасном диапазоне, возможности JWST облегчили их обнаружение.

Команда применила свой метод к более чем 10 000 изображений TRAPPIST-1, которые изначально были сделаны для изучения планетарных атмосфер. После обработки изображений они идентифицировали восемь известных астероидов и обнаружили 138 новых, самых маленьких обнаруженных астероидов главного пояса.

Некоторые из них могут стать околоземными объектами, а один, скорее всего, является троянским астероидом, движущимся следом за Юпитером.

«Мы думали, что обнаружим всего несколько новых объектов, но обнаружили гораздо больше, чем ожидали, особенно мелких», — говорит де Вит. «Это признак того, что мы исследуем новый популяционный режим, в котором гораздо больше мелких объектов образуется в результате каскадов столкновений, которые очень эффективно разрушают астероиды размером менее 100 метров».

«Это совершенно новое, неизведанное пространство, в которое мы попадаем благодаря современным технологиям», — говорит Артем Бурданов. «Это хороший пример того, что мы можем сделать, когда по-другому смотрим на данные. Иногда это приносит большие плоды, и это один из таких примеров».