Загальновідома астрономічна умова, що Земля має лише один природний супутник, який відомий (дещо безрезультатно) як «Місяць». Однак астрономи вже трохи більше десятиліття знають, що на Землі також є популяція, що називається "перехідними місяцями". Це підмножина навколоземних об'єктів (НЕО), які тимчасово охоплені гравітацією Землі і приймають орбіти навколо нашої планети.
Згідно з новим дослідженням групи фінішних та американських астрономів, ці тимчасово захоплені орбіти (ТСО) можна було б вивчити за допомогою Великого телескопа синоптичного обстеження (LSST) у Чилі, який, як очікується, вступить у дію до 2020 року. За допомогою телескопа наступного покоління автори дослідження стверджують, що ми готові багато дізнатися про НЕО і навіть почати вести до них місії.
Дослідження, яке нещодавно з’явилося в журналі Ікар, очолював Григорій Федорець - докторант кафедри фізики Університету Гельсінкі. До нього приєдналися фізики з технологічного університету Лулео, Інституту інтенсивних досліджень астрофізики та космології (DIRAC) Вашингтону та Гавайського університету.
Концепція ТСО була вперше постульована в 2006 році після відкриття та характеристики RH120, об'єкта діаметром від 2 до 3 метрів (6,5 - 10 футів), який нормально обертається навколо Сонця. Кожні двадцять і більше років він здійснює близькі підходи до системи Земля-Місяць і тимчасово захоплює сила тяжіння Землі.
Подальші спостереження НЕО, такі як астероїд 1991 VG та метеор EN130114 - додали цій вазі додаткової ваги і дозволили астрономам обмежувати популяції ТСО. Це призвело до висновку, що тимчасово захоплені супутники мають дві групи. З одного боку, є ТСО, які роблять еквівалент щонайменше одного обороту навколо Землі, захоплюючи при цьому.
По-друге, є тимчасово захоплені мухомори (TCF), які роблять еквівалент менше одного обороту під час захоплення. За словами Федореца та його колег, ці об'єкти є привабливою мішенню для досліджень та ранжирування космічних кораблів - або у формі місій розміром CubeSat, або великих космічних кораблів, які могли б виконувати зразки повернення місій.
Для початку вивчення цих об'єктів дозволило б астрономам обмежувати розмір і частоту НЕО, що мають розмір від 1/10 метра до 10 метрів у діаметрі, які недостатньо вивчені. Зазвичай ці об’єкти занадто малі і занадто слабкі, щоб більшість телескопів і прийомів могли ефективно спостерігати.
Моніторинг та вивчення цього спеціального класу НУО - це те, де починає грати LSST. Внаслідок своєї високої роздільної здатності та чутливості LSST, як очікується, стане одним із основних засобів для виявлення НЕО та потенційно небезпечних об'єктів, які в іншому випадку дуже важко виявити. Як Федорец розповів Space Magazine електронною поштою:
"[E] ven для LSST, переважна більшість перехідних лун буде занадто слабкою для виявлення. Однак це буде єдине опитування, здатне регулярно виявляти будь-які перехідні місяці ... До особливостей LSST, які особливо підходять для виявлення ТСО, належать: велике поле зору; гранична величина V = 24,7, що дозволяє виявити слабкі об'єкти; робочий режим із спостереженнями за спиною та швидким спостереженням за тим же полем спочатку в ту ж ніч, що допомагає виявити швидко рухаються причіпні об’єкти ».
Після його запуску телескоп LSST проведе 10-річне опитування, яке стосуватиметься найбільш нагальних питань щодо структури та еволюції Всесвіту. До них належать таємниці темної матерії та темної енергії та формування та структура Чумацького Шляху. Він також присвятить час спостереження Сонячній системі з надією дізнатися більше про незначні популяції планети та НЕО.
Щоб визначити, скільки ТСО виявить LSST, команда провела серію моделювання. Їх робота ґрунтується на попередньому дослідженні, проведеному в 2014 році доктором Брайсом Боліном з Caltech та його колегами, де вони оцінювали сучасні астрономічні засоби нового і наступного покоління. Саме це дослідження показало, наскільки LSST буде надзвичайно ефективним при виявленні перехідних лун.
Для свого дослідження Федорец переглянув роботу Боліна і провів власний аналіз. Як він це описав:
“[А] синтетична популяція перехідних лун проводилася за допомогою LSST вказувального моделювання. Початковий аналіз показав, що система обробки об'єктів, що рухається, LSST могла розпізнати лише три об'єкти за чотири роки (каденція трьох виявлень протягом 15 днів). Це здавалося [як] невеликою кількістю, тому ми провели додатковий аналіз. Ми відібрали всі спостереження щонайменше з двома спостереженнями та виконали визначення орбіти та орбітальне пов'язування методами, альтернативними MOPS. Цей спеціальний режим збільшив кількість спостережуваних перехідних місячних кандидатів на порядок ».
Врешті-решт Федорець та його команда дійшли висновку, що використання LSST та сучасного програмного забезпечення для автоматичної ідентифікації астероїдів - ака. система обробки рухомих об'єктів (MOPS) - TCO може бути відкрита один раз на рік. Ця ставка може бути збільшена до одного TCO кожні два місяці, якщо додаткові програмні засоби будуть розроблені спеціально для ідентифікації TCO, які могли б доповнювати базовий MOPS.
Зрештою, вивчення ТСО буде корисним для астрономів з ряду причин. Для початку існує розрив між вивченням великих астероїдів і менших болідів - маленьких метеорів, які регулярно згоряють в атмосфері Землі. Ті, хто потрапляє між ними, який зазвичай становить від 1 до 40 метрів (~ 3 до 130 футів) в діаметрі, наразі недостатньо обмежений.
«Тимчасові місяці - це хороша популяція, яка обмежує діапазон розмірів, тому що в таких діапазонах розмірів вони повинні регулярно з’являтися і виявлятися за допомогою LSST», - каже Федорець. «Більше того, ТСО є видатними цілями для місій [in situ]. Їх доставляють "безкоштовно" в околиці Землі. Тому для їх досягнення потрібна відносно невелика кількість палива. Потенційні місії можуть бути розроблені як місійні місійні місії (наприклад, класу CubeSat), або як перші кроки у використанні астероїдних ресурсів ».
Ще однією перевагою вивчення цих об’єктів є те, як вони допоможуть астрономам краще зрозуміти потенційно небезпечні об’єкти (PHO). Цей термін використовується для опису астероїдів, які періодично перетинають орбіту Землі та становлять загрозу зіткнення. Хоча вони мають схожі характеристики спостереження, ніж ТСО, їх можна помітити лише на орбітах.
Звичайно, Федорець наголосив, що, хоча ТСО проводять місяці на геоцентричних орбітах, можливою місією для вивчення однієї з них має бути швидке реагування. На щастя, ЄКА розробляє таку місію у вигляді їх «Комети-перехоплювача», який буде запущений на стабільну сплячу орбіту та активізований, коли комета або астероїд потраплять на орбіту Землі.
Більш широке розуміння тимчасових супутників Землі, потенційно небезпечних об'єктів та навколоземних астероїдів - лише одна з багатьох переваг, які, як очікується, отримають від телескопів наступного покоління, таких як LSST. Ці інструменти не тільки дозволять нам бачити далі та з більшою чіткістю (таким чином розширюючи наші знання про нашу Сонячну систему та космос), вони також можуть допомогти нам забезпечити наше довготривале виживання як вид.
