الكويكبات القاتلة مختبئة في مرمى البصر. أداة جديدة تساعد على اكتشافهم.

يريد إد لو إنقاذ الأرض من الكويكبات القاتلة.

أو على الأقل ، إذا كان هناك صخرة فضائية كبيرة تشق طريقنا ، فإن الدكتور لو ، رائد فضاء سابق في وكالة ناسا وحاصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء التطبيقية ، يريد العثور عليها قبل أن تصطدم بنا – ونأمل أن يكون ذلك مع سنوات من التحذير المسبق وفرصة للبشرية لصرفها.

يوم الثلاثاء ، أعلنت مؤسسة B612 ، وهي مجموعة غير ربحية ساعد الدكتور لو في تأسيسها ، عن اكتشاف أكثر من 100 كويكب. (اسم المؤسسة هو إشارة إلى كتاب الأطفال أنطوان دو سانت إكزوبيري ، “الأمير الصغير” ؛ B612 هو الكويكب الرئيسي للشخصية.)

هذا في حد ذاته غير ملحوظ. يتم الإبلاغ عن الكويكبات الجديدة طوال الوقت بواسطة مراقبي السماء حول العالم. ويشمل ذلك الهواة الذين لديهم تلسكوبات في الفناء الخلفي ومسوحات روبوتية تقوم بمسح سماء الليل بشكل منهجي.

اللافت للنظر هو أن B612 لم يقم ببناء تلسكوب جديد أو حتى إجراء ملاحظات جديدة باستخدام التلسكوبات الموجودة. بدلاً من ذلك ، قام الباحثون الممولون من قبل B612 بتطبيق إمكانات حسابية متطورة على صور عمرها سنوات – 412000 منها في الأرشيف الرقمي في المختبر الوطني لبحوث الفلك بالأشعة تحت الحمراء الضوئية ، أو NOIRLab – لغربلة الكويكبات من أصل 68 مليار نقطة من الضوء الكوني. الملتقطة في الصور.

“هذه هي الطريقة الحديثة في علم الفلك، ” قال الدكتور لو.

يضيف البحث إلى جهود “الدفاع الكوكبي” التي تبذلها وكالة ناسا ومنظمات أخرى حول العالم.

اليوم ، من بين 25000 كويكب بالقرب من الأرض يبلغ قطرها 460 قدمًا على الأقل ، تم العثور على حوالي 40 في المائة فقط منها. أما الـ 60 في المائة المتبقية – حوالي 15000 صخرة فضائية ، لكل منها القدرة على إطلاق طاقة تعادل مئات الملايين من الأطنان من مادة تي إن تي في تصادم مع الأرض – لا تزال غير مكتشفة.

تعاون B612 مع Joachim Moeyens ، طالب دراسات عليا في جامعة واشنطن ، ومستشار الدكتوراه ، Mario Juric ، أستاذ علم الفلك. طوروا وزملاؤهم في معهد الجامعة لأبحاث البيانات المكثفة في الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات خوارزمية قادرة على فحص الصور الفلكية ليس فقط لتحديد نقاط الضوء التي قد تكون كويكبات ، ولكن أيضًا لمعرفة نقاط الضوء في الصور الملتقطة الليالي المختلفة هي في الواقع نفس الكويكب.

في الأساس ، طور الباحثون طريقة لاكتشاف ما تم رؤيته بالفعل ولكن لم يتم ملاحظته.

عادة ، يتم اكتشاف الكويكبات عندما يتم تصوير نفس الجزء من السماء عدة مرات خلال ليلة واحدة. تحتوي رقعة من سماء الليل على العديد من نقاط الضوء. تبقى النجوم والمجرات البعيدة في نفس الترتيب. لكن الأجسام الأقرب بكثير ، داخل النظام الشمسي ، تتحرك بسرعة ، وتتغير مواقعها على مدار الليل.

يطلق علماء الفلك على سلسلة من الملاحظات الخاصة بجسم متحرك واحد خلال ليلة واحدة اسم “التتبع”. توفر أداة التتبع إشارة لحركة الجسم ، وتوجيه علماء الفلك إلى المكان الذي قد يبحثون عنه في ليلة أخرى. يمكنهم أيضًا البحث عن الصور القديمة لنفس الكائن.

العديد من الملاحظات الفلكية التي ليست جزءًا من عمليات البحث المنهجية عن الكويكبات تسجل حتماً الكويكبات ، ولكن فقط في وقت ومكان واحد ، وليس الملاحظات المتعددة اللازمة لتجميع المسارات الصغيرة.

تم التقاط صور NOIRLab ، على سبيل المثال ، بشكل أساسي بواسطة تلسكوب Victor M. Blanco 4 أمتار في تشيلي كجزء من مسح ما يقرب من ثُمن السماء ليلا لرسم خريطة لتوزيع المجرات في الكون.

تم تجاهل بقع الضوء الإضافية ، لأنها لم تكن ما يدرسه علماء الفلك. قال الدكتور لو: “إنها مجرد بيانات عشوائية في مجرد صور عشوائية للسماء”.

لكن بالنسبة للسيد Moeyens والدكتور Juric ، فإن نقطة الضوء الوحيدة التي ليست نجمًا أو مجرة ​​هي نقطة انطلاق لخوارزميةهم ، والتي أطلقوا عليها اسم Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery ، أو THOR.

يتحكم قانون الجاذبية بحركة الكويكب. ينشئ THOR مدارًا اختباريًا يتوافق مع نقطة الضوء المرصودة ، بافتراض مسافة وسرعة معينين. ثم يقوم بحساب مكان وجود الكويكب في الليالي اللاحقة والسابقة. إذا ظهرت نقطة ضوء هناك في البيانات ، فقد يكون ذلك هو نفس الكويكب. إذا تمكنت الخوارزمية من ربط خمس أو ست ملاحظات معًا خلال بضعة أسابيع ، فهذا مرشح واعد لاكتشاف كويكب.

من حيث المبدأ ، هناك عدد لا حصر له من مدارات الاختبار الممكنة لفحصها ، لكن هذا يتطلب أبدًا غير عملي لحسابه. من الناحية العملية ، نظرًا لأن الكويكبات تتجمع حول مدارات معينة ، فإن الخوارزمية تحتاج فقط إلى النظر في بضعة آلاف من الاحتمالات المختارة بعناية.

ومع ذلك ، فإن حساب آلاف المدارات الاختبارية لآلاف من الكويكبات المحتملة هو مهمة شاقة لاختراق الأرقام. لكن ظهور الحوسبة السحابية – القوة الحاسوبية الهائلة وتخزين البيانات الموزعة عبر الإنترنت – يجعل ذلك ممكنًا. ساهمت Google بالوقت على نظامها الأساسي Google Cloud في هذا الجهد.

قال سكوت بنبرثي ، مدير الذكاء الاصطناعي التطبيقي في Google: “إنه أحد أروع التطبيقات التي رأيتها.

حتى الآن ، قام العلماء بفحص حوالي ثُمن بيانات شهر واحد ، سبتمبر 2013 ، من أرشيف NOIRLab. أنتج THOR 1،354 كويكبًا محتملاً. كان العديد منهم موجودًا بالفعل في كتالوج الكويكبات الذي يحتفظ به مركز الكواكب الصغيرة التابع للاتحاد الفلكي الدولي. تمت ملاحظة بعضها سابقًا ، ولكن خلال ليلة واحدة فقط ولم يكن المسار الصغير كافيًا لتحديد مدار بثقة.

أكد مركز الكواكب الصغيرة أن 104 كائنًا هي اكتشافات جديدة حتى الآن. يحتوي أرشيف NOIRLab على سبع سنوات من البيانات ، مما يشير إلى وجود عشرات الآلاف من الكويكبات في انتظار العثور عليها.

“أعتقد أنه رائعوقال ماثيو باين ، مدير مركز Minor Planet ، الذي لم يشارك في تطوير THOR. “أعتقد أنه ممتع للغاية ويسمح لنا أيضًا بالاستفادة الجيدة من البيانات الأرشيفية الموجودة بالفعل. “

تم تكوين الخوارزمية حاليًا للعثور فقط على كويكبات الحزام الرئيسي ، تلك التي لها مدارات بين المريخ والمشتري ، وليست الكويكبات القريبة من الأرض ، تلك التي يمكن أن تصطدم بكوكبنا. يعد التعرف على الكويكبات القريبة من الأرض أكثر صعوبة لأنها تتحرك بشكل أسرع. يمكن فصل الملاحظات المختلفة لنفس الكويكب في الوقت والمسافة ، وتحتاج الخوارزمية إلى إجراء المزيد من الطحن للأرقام لإجراء الاتصالات.

قال السيد موين: “ستنجح بالتأكيد”. “لا يوجد سبب يمنعها من ذلك. أنا حقا لم تتح لي الفرصة لتجربته “.

لا تمتلك THOR القدرة على اكتشاف كويكبات جديدة في البيانات القديمة فحسب ، بل يمكنها أيضًا تغيير الملاحظات المستقبلية أيضًا. خذ ، على سبيل المثال ، مرصد فيرا سي روبين، المعروف سابقًا باسم تلسكوب المسح الشامل الكبير ، قيد الإنشاء حاليًا في تشيلي.

بتمويل من مؤسسة العلوم الوطنية ، مرصد روبن عبارة عن تلسكوب يبلغ قطره 8.4 مترًا يقوم بمسح سماء الليل بشكل متكرر لتتبع التغييرات بمرور الوقت.

جزء من مهمة المرصد هو دراسة البنية واسعة النطاق للكون وتحديد النجوم المتفجرة البعيدة ، والمعروفة أيضًا باسم المستعرات الأعظمية. بالقرب من المنزل ، ستكتشف أيضًا عددًا كبيرًا من الأجسام الأصغر من كوكب واحد تدور حول النظام الشمسي.

قبل عدة سنوات ، اقترح بعض العلماء أنه يمكن تعديل أنماط رصد تلسكوب روبن بحيث يمكنه تحديد المزيد من آثار الكويكبات وبالتالي تحديد موقع المزيد من الكويكبات الخطرة التي لم يتم اكتشافها بعد بسرعة أكبر. لكن هذا التغيير كان سيبطئ الأبحاث الفلكية الأخرى.

إذا أثبتت خوارزمية THOR أنها تعمل بشكل جيد مع بيانات Rubin ، فلن يحتاج التلسكوب إلى مسح نفس الجزء من السماء مرتين في الليلة ، مما يسمح له بتغطية ضعف المساحة بدلاً من ذلك.

قال Zeljko Ivezic ، مدير التلسكوب ومؤلف ورقة علمية وصفت THOR واختبرتها مقابل الملاحظات: “يمكن أن يكون هذا من حيث المبدأ ثوريًا ، أو على الأقل مهمًا جدًا”.

إذا تمكن التلسكوب من العودة إلى نفس المكان في السماء كل ليلتين بدلاً من كل أربع ليالٍ ، فقد يفيد ذلك الأبحاث الأخرى ، بما في ذلك البحث عن المستعرات الأعظمية.

قال الدكتور إيفيزيك: “سيكون هذا تأثيرًا آخر للخوارزمية لا علاقة له بالكويكبات”. “هذا يظهر بشكل جيد كيف يتغير المشهد. يتغير النظام البيئي للعلوم لأن البرامج الآن يمكنها القيام بأشياء لم تكن حتى تحلم بها قبل 20 أو 30 عامًا ، حتى أنك لم تفكر فيها. “

بالنسبة للدكتور لو ، يقدم THOR طريقة مختلفة لتحقيق نفس الأهداف التي كان لديه قبل عقد من الزمان.

في ذلك الوقت ، كانت B612 تتطلع إلى مشروع طموح وأكثر تكلفة بكثير. كانت المنظمة غير الربحية ستقوم ببناء وإطلاق وتشغيل تلسكوب فضائي خاص بها يسمى Sentinel.

في ذلك الوقت ، شعر الدكتور لو والقادة الآخرون في B612 بالإحباط بسبب بطء وتيرة البحث عن صخور فضائية خطيرة. في عام 2005 ، أصدر الكونجرس تفويضًا لوكالة ناسا لتحديد موقع وتتبع 90 بالمائة من الكويكبات القريبة من الأرض التي يبلغ قطرها 460 قدمًا أو أكثر بحلول عام 2020. لكن المشرعين لم يقدموا الأموال التي تحتاجها ناسا لإنجاز المهمة ، ومر الموعد النهائي بأقل من تم العثور على نصف تلك الكويكبات.

كان جمع 450 مليون دولار من المانحين من القطاع الخاص للاكتتاب في Sentinel أمرًا صعبًا بالنسبة لـ B612 ، خاصة وأن ناسا كانت تفكر في إنشاء تلسكوب فضائي خاص بها لاكتشاف الكويكبات.

عندما أعطت مؤسسة العلوم الوطنية الضوء الأخضر لإنشاء مرصد روبن ، أعادت B612 تقييم خططها. قال الدكتور لو: “يمكننا أن ندور بسرعة ونقول ،” ما هو النهج المختلف لحل المشكلة التي نوجد لحلها؟ “

من المقرر أن يقوم مرصد روبن بأول ملاحظاته الاختبارية في غضون عام تقريبًا ويبدأ العمل في غضون عامين تقريبًا. قال الدكتور إيفزيتش إن عشر سنوات من ملاحظات روبن ، جنبًا إلى جنب مع عمليات البحث الأخرى عن الكويكبات ، يمكن أن تحقق هدف الكونجرس بنسبة 90 بالمائة.

تعمل ناسا على تسريع جهود الدفاع الكوكبي أيضًا. إن تلسكوبها الكويكبي ، المسمى NEO Surveyor ، في مرحلة التصميم الأولية ، ويهدف إلى إطلاقه في عام 2026.

وفي وقت لاحق من هذا العام ، ستقوم مهمة اختبار إعادة توجيه الكويكب المزدوج بإطلاق قذيفة في كويكب صغير وتقيس مدى تغير مسار الكويكب. وكالة الفضاء الوطنية الصينية تعمل في مهمة مماثلة.

بالنسبة إلى B612 ، بدلاً من الخلاف حول مشروع تلسكوب يكلف ما يقرب من نصف مليار دولار ، يمكن أن يساهم في جهود بحثية أقل تكلفة مثل THOR. في الأسبوع الماضي ، أعلنت أنها تلقت 1.3 مليون دولار من الهدايا لتمويل مزيد من العمل على أدوات الحوسبة السحابية لعلوم الكويكبات. تلقت المؤسسة أيضًا منحة من Tito’s Handmade Vodka والتي ستقابل ما يصل إلى مليون دولار من مانحين آخرين.

B612 والدكتور Lu الآن لا يحاولان فقط إنقاذ العالم. “نحن الإجابة على سؤال تافه حول كيفية ارتباط الفودكا بالكويكبات.” هو قال.