В этой статье мы представляем исследование, выполненное в рамках проекта orbit@home, который занимается разработкой оптимизированной поисковой стратегии астрономических исследований по поиску околоземных астероидов. Эта работа проводится под руководством Паскуале Трикарико из Planetary Science Institute (PSI), в сотрудничестве с Эдом Бишором, Стивом Ларсоном, Андреа Боаттини из Catalina Sky Survey (CSS), и Гаретом Уильямсом из Minor Planet Center (MPC).
Основой этого исследования является огромный набор астрономических наблюдений астероидов, накопленный за последнее десятилетие. За это время эффективность работы в этой области значительно возросла, благодаря внедрению электронных устройств (ПЗС-матриц) для замены фотопленки при получении детальных изображений ночного неба. Как результат, сегодня не редкость наблюдать в выделенный телескоп тысячи астероидов в течение одной ночи, большинство из которых, как правило, уже известны, и открыть несколько десятков новых, из которых лишь горстка является сближающимися с Землей астероидами.
Во время наблюдений за ночным небом в поле зрения телескопа попадает только небольшая часть всех астероидов и, таким образом, может быть обнаружена. На нижнем рисунке мы показываем пример, где красными точками изображены астероиды, которые можно наблюдать, а зеленые точки представляют все известные нам астероиды в пределах отображенной небесной области.
Основным фактором, который определяет, будет ли наблюдаться астероид, является его яркость. Астероиды, которые являются большими и близкими к нам, более ярки и их легче наблюдать, чем мелкие и далекие. Но существуют и другие факторы, такие как видимая скорость астероида на небе, а также - высота над горизонтом, и фоновая плотность звезд, которые также могут иметь важное значение. На рисунке ниже, показаны примеры относительного веса каждого из факторов.
Изучение этих кривых эффективности необходимо для того, чтобы определить какие из астероидов можно увидеть, а какие - нет, данной ночью. Именно здесь, и используются мощности проекта Orbit@Home. После того как будут смоделированы характеристики телескопа, мы стараемся выяснить: какова вероятность наблюдаться в течение этой единственной ночи для любого возможного околоземного астероида. Орбиты, которые протестированы в этом процессе, покрывают полный спектр, который выделен околоземным астероидам, на мелкозернистой сетке, что позволяет точно отслеживать астероиды за весь проанализированый десятилетний период . Окончательный результат для одной ночи отображается на рисунке ниже, где красным выделены регионы для астероидов со средней вероятностью возможного наблюдения в эту ночь до 1 / 1, 000, и зеленой - области с вероятностью 1 / 10, 000.
Эти вероятности относительно низки в течение единственной ночи, но совокупная вероятность за длительный период может вырасти достаточно быстро и асимптотически достигнет единицы. Это происходит, обычно тогда, когда реальные околоземные астероиды обнаружены в пределах данной маленькой орбитальной области, в это время совокупная вероятность соответственно также возрастает . Отношение между обнаруженными астероидами и совокупной вероятностью является важной оценкой общего количества околоземных астероидов в пределах этой орбитальной области. Два примера выведены на экран в нижних рисунках.
Слева, кривая N_known показывает, что приблизительно только 80 из каждых 100 астероидов обнаружены за прошедшее десятилетие 2000-2010, в то время как кривая "Законченности" (на графике ниже) отслеживает совокупную вероятность наблюдения каждого из этих 100 астероидов за тот же самый период. Отношение двух кривых демонстрирует оценку для N_pop, общей численности астероидного населения, которая всегда оказывается близка к этим 100 астероидам, о которых мы говорили выше. Оценка численности населения становится более точной, по прошествии времени , и серая область указывает на неопределенность в оценке численности населения.
Одним важным следствием этой работы, позволяющей нам разработать поисковую стратегию, является возможность оценить разницу между общей численностью населения околоземных астероидов и числом известных астероидов. Другими словами, мы можем получить оценку того, сколько околоземных астероидов нам все еще неизвестны и никогда не наблюдались прежде, с очень подробной картой их орбитального распределения. Это означает, что в течение любой будущей ночи наблюдения, мы можем подготовить заранее карту неба с распределением этих недостающих астероидов, и использовать ее, чтобы спланировать их поиск. Пример показан на рисунках ниже, где изображены астероиды от одной определенной орбитальной области. Серым цветом представлена орбитальная область, в то время как черные точки показывают долю астероидов, которую можно эффективно наблюдать этой ночью.
Составление карты распределения по небу неизвестных околоземных астероидов, является основной (стратегической) задачей Orbit@Home. Предоставляя проекту вычислительные мощности своих компьютеров, участники проекта напрямую участвуют в создании этого инструмента, очень важного для поиска околоземных астероидов.
Проект Orbit@home размещается в Институте Планетарных Наук в Туссоне, штат Аризона. Вы можете присоединиться к программе "Friend of PSI" чтобы быть в курсе научных исследований и событий, происходящих в Планетарном Институте ( Planetary Science Institute).