Luglio 4, 2022

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Asteroidi mortali nascosti in bella vista. Un nuovo strumento aiuta la loro scoperta.

Ed Law vuole salvare la Terra da asteroidi mortali.

O almeno, se c’è una grande roccia spaziale in arrivo, il dottor Lu, un ex astronauta della NASA con un dottorato in fisica applicata, vuole trovarla prima che ci colpisca, si spera con anni di preavviso e opportunità per l’umanità . per spenderlo.

Martedì, la B612 Foundation, un gruppo senza scopo di lucro che il Dr. Lu ha contribuito a fondare, ha annunciato la scoperta di oltre 100 asteroidi. (Il nome dell’istituzione è un riferimento al libro per bambini di Antoine de Saint-Exupery, “Il piccolo principe”; B612 è l’asteroide principale del personaggio.)

Questo di per sé non è evidente. Nuovi asteroidi vengono segnalati continuamente da osservatori del cielo di tutto il mondo. Ciò include gli hobbisti con telescopi da cortile e rilievi robotici che rilevano sistematicamente il cielo notturno.

Sorprendentemente, B612 non ha costruito un nuovo telescopio e nemmeno ha effettuato nuove osservazioni con i telescopi esistenti. Invece, i ricercatori finanziati da B612 hanno applicato sofisticate capacità computazionali a immagini vecchie di anni – 412.000 delle quali negli archivi digitali presso il National Infrared Optical Astronomy Research Laboratory, o NOIRLab – per setacciare gli asteroidi da 68 miliardi di punti di luce cosmica. catturato nelle immagini.

Questo è il metodo moderno dell’astronomiadisse il dottor Lu.

La ricerca si aggiunge a Sforzi di “difesa planetaria” della NASA e di altre organizzazioni Intorno al mondo.

Oggi, dei 25.000 asteroidi vicini alla Terra che hanno un diametro di almeno 460 piedi, solo il 40% circa è stato trovato. Il restante 60 percento, circa 15.000 rocce spaziali, ciascuna con il potenziale di rilasciare energia equivalente a centinaia di milioni di tonnellate di TNT in una collisione con la Terra, non è stato scoperto.

B612 ha collaborato con Joachim Moeyens, uno studente laureato presso l’Università di Washington, e consulente di dottorato, Mario Juric, professore di astronomia. Loro e i colleghi dell’Istituto universitario per la ricerca intensiva sui dati in astrofisica e cosmologia hanno sviluppato un algoritmo in grado di esaminare le immagini astronomiche non solo per determinare quali punti di luce potrebbero essere asteroidi, ma anche per vedere quali punti di luce in immagini scattate in notti diverse sono in realtà lo stesso asteroide.

In sostanza, i ricercatori hanno sviluppato un modo per rilevare ciò che è stato effettivamente visto ma non osservato.

Di solito, gli asteroidi vengono scoperti quando la stessa parte di cielo viene fotografata più volte durante una singola notte. Una macchia di cielo notturno contiene molti punti di luce. Le stelle e le galassie lontane rimangono nello stesso ordine. Ma oggetti molto più vicini, all’interno del sistema solare, si muovono rapidamente e le loro posizioni cambiano nel corso della notte.

Gli astronomi chiamano “tracciamento” una serie di osservazioni di un singolo oggetto in movimento durante una notte. Il tracker fornisce un’indicazione del movimento dell’oggetto, guidando gli astronomi dove potrebbero cercare un’altra notte. Possono anche cercare vecchie foto dello stesso oggetto.

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Molte osservazioni astronomiche che non fanno parte delle ricerche sistematiche di asteroidi registrano inevitabilmente asteroidi, ma solo in un unico momento e luogo, non le molteplici osservazioni necessarie per mettere insieme i piccoli percorsi.

Ad esempio, le immagini di NOIRLab sono state riprese principalmente dal telescopio Victor M. Blanco da 4 metri in Cile come parte di un’indagine di quasi un ottavo del cielo notturno per mappare la distribuzione delle galassie nell’universo.

I punti di luce extra sono stati ignorati, perché non erano ciò che gli astronomi stavano studiando. “Sono solo dati casuali in immagini casuali del cielo”, ha detto il dottor Lu.

Ma per il signor Moeyens e il dottor Juric, un singolo punto di luce che non è una stella o una galassia è il punto di partenza per il loro algoritmo, che hanno soprannominato Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery, o THOR.

La legge di gravità controlla il movimento dell’asteroide. THOR crea un’orbita di prova corrispondente al punto di luce osservato, assumendo una certa distanza e velocità. Quindi calcola dove si trovava l’asteroide nelle notti successive e precedenti. Se nei dati compare un punto luce, potrebbe trattarsi dello stesso asteroide. Se l’algoritmo può mettere insieme cinque o sei osservazioni in poche settimane, questo è un candidato promettente per scoprire un asteroide.

In linea di principio, ci sono un numero infinito di possibili orbite di prova da esaminare, ma questo non è mai impraticabile da calcolare. In pratica, poiché gli asteroidi si raggruppano attorno a determinate orbite, l’algoritmo deve solo considerare alcune migliaia di possibilità accuratamente selezionate.

Tuttavia, calcolare migliaia di orbite di prova per migliaia di potenziali asteroidi è un compito arduo per decifrare i numeri. Ma l’avvento del cloud computing, l’enorme potenza di calcolo e l’archiviazione dei dati distribuiti su Internet, lo rende possibile. Google ha contribuito a questo sforzo con la sua piattaforma Google Cloud.

“È una delle app più interessanti che abbia mai visto”, ha affermato Scott Benberthy, Direttore dell’Intelligenza Artificiale Applicata di Google.

Finora, gli scienziati hanno esaminato circa un ottavo dei dati per un mese, settembre 2013, dagli archivi di NOIRLab. THOR ha prodotto 1.354 potenziali asteroidi. Molti di loro erano già nel catalogo degli asteroidi gestito dal Minor Planet Center dell’Unione Astronomica Internazionale. Alcuni di loro sono stati osservati in precedenza, ma durante una sola notte e il piccolo percorso non è stato sufficiente per determinare con sicurezza un’orbita.

Il Minor Planet Center ha confermato che 104 oggetti sono finora nuove scoperte. L’archivio di NOIRLab contiene sette anni di dati, indicando che ci sono decine di migliaia di asteroidi in attesa di essere trovati.

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“Penso che sia belloE ilha detto Matthew Payne, direttore del Minor Planet Center, che non è stato coinvolto nello sviluppo di THOR. “Penso che sia molto interessante e ci permetta anche di fare buon uso dei dati d’archivio già esistenti. “

L’algoritmo è attualmente configurato per trovare solo gli asteroidi della cintura principale, quelli con orbite tra Marte e Giove, e non gli asteroidi vicini alla Terra, quelli che potrebbero entrare in collisione con il nostro pianeta. Riconoscere gli asteroidi vicini alla Terra è più difficile perché si muovono più velocemente. Diverse osservazioni dello stesso asteroide possono essere separate in remoto nel tempo e nella distanza e l’algoritmo deve fare più elaborazioni numeriche per effettuare le connessioni.

“Ci riuscirà sicuramente”, ha detto il signor Moen. “Non c’è motivo per cui non dovrebbe. Non ho davvero avuto la possibilità di provarlo.”

THOR non solo ha la capacità di scoprire nuovi asteroidi nei vecchi dati, ma può anche alterare le osservazioni future. Prendi, ad esempio, Osservatorio Vera C Robinprecedentemente noto come Large Universal Survey Telescope, è attualmente in costruzione in Cile.

Finanziato dalla National Science Foundation, il Rubin Observatory è un telescopio di 8,4 metri che scansiona frequentemente il cielo notturno per tenere traccia dei cambiamenti nel tempo.

Parte della missione dell’osservatorio è studiare la struttura su larga scala dell’universo e identificare le supernove lontane, note anche come supernove. Più vicino a casa, scoprirai anche un gran numero di oggetti più piccoli di un pianeta in orbita attorno al sistema solare.

Diversi anni fa, alcuni scienziati hanno suggerito che i modelli di osservazione del telescopio Rubin potrebbero essere modificati in modo da poter individuare più impatti di asteroidi e quindi individuare più rapidamente asteroidi più pericolosi ma non scoperti. Ma questo cambiamento avrebbe rallentato altre ricerche astronomiche.

Se l’algoritmo THOR si rivelasse efficace con i dati di Rubin, il telescopio non avrebbe bisogno di scansionare la stessa parte del cielo due volte a notte, permettendogli invece di coprire il doppio dell’area.

“Questo potrebbe in linea di principio essere rivoluzionario, o almeno molto importante”, ha affermato Zeljko Ivezic, direttore del telescopio e autore di un articolo scientifico che descrive THOR e lo testa rispetto alle osservazioni.

Se il telescopio può tornare nello stesso punto del cielo ogni due notti invece che ogni quattro notti, potrebbe avvantaggiare altre ricerche, inclusa la ricerca di supernove.

“Questo sarebbe un altro effetto dell’algoritmo che non ha nulla a che fare con gli asteroidi”, ha detto il dottor Evezek. “Mostra molto bene come sta cambiando il panorama. L’ecosistema della scienza sta cambiando perché ora il software può fare cose che non avresti nemmeno immaginato 20 o 30 anni fa e a cui non avresti nemmeno pensato”.. “

Per il Dr. Lu, THOR offre un modo diverso per raggiungere gli stessi obiettivi che aveva dieci anni fa.

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A quel tempo, B612 stava guardando un progetto ambizioso e molto più costoso. L’organizzazione senza scopo di lucro doveva costruire, lanciare e gestire il proprio telescopio spaziale chiamato Sentinel.

A quel tempo, il dottor Lu e gli altri leader di B612 erano frustrati dal ritmo lento della ricerca di pericolose rocce spaziali. Nel 2005, il Congresso ha incaricato la NASA di localizzare e tracciare il 90 percento degli asteroidi vicini alla Terra di 460 piedi o più di diametro entro il 2020. Ma i legislatori non hanno fornito i soldi di cui la NASA ha bisogno per portare a termine il lavoro e la scadenza è scaduta con meno di mezzo trovato, quegli asteroidi.

Raccogliere 450 milioni di dollari da donatori privati ​​per abbonarsi a Sentinel è stata una sfida per B612, soprattutto perché la NASA stava valutando la possibilità di costruire un proprio telescopio spaziale per rilevare gli asteroidi.

Quando la National Science Foundation ha dato il via libera all’Osservatorio Rubin, B612 ha rivalutato i suoi piani. “Possiamo girarci rapidamente e dire: ‘Qual è l’approccio diverso per risolvere il problema che siamo lì per risolvere?'”, ha detto il dottor Lu. “

L’Osservatorio Rubin effettuerà le sue prime osservazioni di prova tra circa un anno e sarà operativo tra circa due anni. Il dottor Evcic ha affermato che dieci anni di osservazioni di Rubin, combinati con altre ricerche di asteroidi, potrebbero raggiungere l’obiettivo del 90 percento del Congresso.

Anche la NASA sta accelerando gli sforzi di difesa planetaria. Il suo telescopio per asteroidi, chiamato NEO Surveyor, è nella fase di progettazione iniziale e punta al lancio nel 2026.

E entro la fine dell’anno, la missione Double Asteroid Redirection Test lancerà un proiettile su un piccolo asteroide e misurerà quanto è cambiato il percorso dell’asteroide. L’Agenzia spaziale nazionale cinese sta lavorando a una missione simile.

Per B612, invece di litigare su un progetto di telescopio che costa quasi mezzo miliardo di dollari, potrebbe contribuire a sforzi di ricerca meno costosi come THOR. La scorsa settimana, ha annunciato di aver ricevuto 1,3 milioni di dollari in regali per finanziare ulteriori lavori sugli strumenti di cloud computing per la scienza degli asteroidi. La fondazione ha anche ricevuto una sovvenzione da Tito’s Handmade Vodka che corrisponderà fino a 1 milione di dollari da altri donatori.

B612 e il Dr. Lu ora non stanno solo cercando di salvare il mondo. “Rispondiamo a una domanda banale su come la vodka si relaziona con gli asteroidi”. Egli ha detto.