julio 2, 2022

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Los asteroides asesinos están ocultos a plena vista. Una nueva herramienta ayuda a identificarlos.

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Ed Lu quiere salvar la Tierra de los asteroides asesinos.

O al menos, si hay una gran roca espacial cruzando nuestro camino, el Dr. Lu, una exastronauta de la NASA con un doctorado en física aplicada, quiere encontrarlo antes de que nos golpee, con suerte con años de anticipación y una oportunidad para la humanidad. para desviarlo.

El martes, la Fundación B612, un grupo sin fines de lucro que el Dr. Lu ayudó a fundar, anunció el descubrimiento de más de 100 asteroides. (El nombre de la fundación es una referencia al libro infantil de Antoine de Saint-Exupéry, «El Principito»; B612 es el asteroide de la casa del personaje principal).

Esto en sí mismo no es digno de mención. Los observadores del cielo de todo el mundo informan constantemente sobre nuevos asteroides. Esto incluye aficionados con telescopios de jardín y sondeos robóticos que escanean sistemáticamente los cielos nocturnos.

Lo notable es que B612 no construyó un nuevo telescopio ni realizó nuevas observaciones con los telescopios existentes. En cambio, los investigadores financiados por B612 aplicaron potencia informática de vanguardia a imágenes de hace años, 412 000 de ellas en los archivos digitales del Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica e Infrarroja, o NOIRLab, para filtrar asteroides de los 68 000 millones de puntos de luz cósmica. capturado en las imágenes. .

“Esta es la forma moderna de hacer astronomíaDr. Lou dijo.

La investigación complementa la esfuerzos de “defensa planetaria” emprendidos por la NASA y otras organizaciones En todo el mundo.

Hoy, de los aproximadamente 25.000 asteroides cercanos a la Tierra que tienen al menos 140 metros de diámetro, solo se ha encontrado alrededor del 40% de ellos. El otro 60%, unas 15.000 rocas espaciales, cada una con el potencial de liberar la energía equivalente a cientos de millones de toneladas de TNT en una colisión con la Tierra, sigue siendo indetectable.

B612 colaboró ​​con Joachim Moeyens, un estudiante graduado de la Universidad de Washington, y su asesor de doctorado, Mario Juric, profesor de astronomía. Ellos y sus colegas del Instituto de Investigación Intensiva de Datos en Astrofísica y Cosmología de la universidad han desarrollado un algoritmo capaz de examinar imágenes astronómicas no solo para identificar puntos de luz que podrían ser asteroides, sino también para descubrir qué puntos de luz en imágenes tomadas en diferentes noches son en realidad el mismo asteroide.

En esencia, los investigadores han desarrollado una forma de descubrir lo que se ha visto pero no se ha notado.

Los astrónomos llaman «tracklet» a una serie de observaciones de un solo objeto en movimiento durante una sola noche. Un rastreador proporciona una indicación del movimiento del objeto, indicando a los astrónomos dónde pueden buscarlo en otra noche. También pueden buscar imágenes más antiguas para el mismo objeto.

Muchas observaciones astronómicas que no forman parte de búsquedas sistemáticas de asteroides inevitablemente registran asteroides, pero solo en un momento y lugar únicos, no las múltiples observaciones necesarias para ensamblar tracklets.

Las imágenes de NOIRLab, por ejemplo, fueron tomadas principalmente por el telescopio Victor M. Blanco de 4 metros en Chile como parte de un estudio de casi una octava parte del cielo nocturno para mapear la distribución de galaxias en el universo.

Las partículas adicionales de luz fueron ignoradas porque no eran lo que estaban estudiando los astrónomos. «Son solo datos aleatorios en imágenes aleatorias del cielo», dijo Lu.

Pero para Moeyens y el Dr. Juric, un único punto de luz que no es una estrella o una galaxia es el punto de partida de su algoritmo, al que llamaron Trackletless Heliocentric Orbit Recovery, o THOR.

El movimiento de un asteroide está precisamente dictado por la ley de la gravedad. THOR construye una órbita de prueba que corresponde al punto de luz observado, asumiendo una cierta distancia y velocidad. Luego calcula dónde estaría el asteroide en las noches posteriores y anteriores. Si aparece un punto de luz en los datos, podría ser el mismo asteroide. Si el algoritmo puede conectar cinco o seis observaciones en unas pocas semanas, este es un candidato prometedor para el descubrimiento de un asteroide.

En principio, hay un número infinito de posibles órbitas de prueba para examinar, pero eso llevaría una eternidad poco práctica para calcular. En la práctica, como los asteroides se agrupan alrededor de ciertas órbitas, el algoritmo solo necesita considerar unos pocos miles de posibilidades cuidadosamente seleccionadas.

Aún así, calcular miles de órbitas de prueba para miles de asteroides potenciales es una tarea gigantesca de procesamiento de números. Pero el advenimiento de la computación en la nube (gran poder de cómputo y almacenamiento de datos distribuidos a través de Internet) hace que esto sea factible. Google contribuyó tiempo en su plataforma Google Cloud al esfuerzo.

“Es una de las mejores aplicaciones que he visto”, dijo Scott Penberthy, director de inteligencia artificial aplicada de Google.

Hasta ahora, los científicos han analizado alrededor de una octava parte de los datos de un solo mes, septiembre de 2013, de los archivos de NOIRLab. THOR produjo 1.354 posibles asteroides. Muchos de ellos ya estaban en el catálogo de asteroides mantenido por el Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional. Algunos de ellos habían sido observados antes, pero solo durante la noche y el tracklet no fue suficiente para determinar una órbita de manera confiable.

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El Minor Planet Center ha confirmado 104 objetos como nuevos descubrimientos hasta el momento. El archivo de NOIRLab contiene siete años de datos, lo que sugiere que hay decenas de miles de asteroides esperando a ser encontrados.

«Creo que es increíble,”, dijo Matthew Payne, director del Minor Planet Center, que no participó en el desarrollo de THOR. “Me parece muy interesante y además nos permite hacer un buen uso de los datos de archivo que ya existen.”

Actualmente, el algoritmo está configurado para encontrar solo asteroides del cinturón principal, aquellos con órbitas entre Marte y Júpiter, y no asteroides cercanos a la Tierra, aquellos que podrían colisionar con nuestro planeta. Identificar asteroides cercanos a la Tierra es más difícil porque se mueven más rápido. Las diferentes observaciones del mismo asteroide se pueden separar en tiempo y distancia, y el algoritmo necesita hacer más cálculos numéricos para hacer las conexiones.

«Definitivamente funcionará», dijo Moeyens. “No hay ninguna razón por la que no puedas. Realmente no tuve la oportunidad de probarlo».

THOR no solo tiene la capacidad de descubrir nuevos asteroides en datos antiguos, sino que también puede transformar observaciones futuras. Tomemos, por ejemplo, el Observatorio Vera C. Rubinanteriormente conocido como el Gran Telescopio de Rastreo Sinóptico, actualmente en construcción en Chile.

Financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Observatorio Rubin es un telescopio de 8,4 metros que escanea repetidamente el cielo nocturno para rastrear los cambios con el tiempo.

Parte de la misión del observatorio es estudiar la estructura a gran escala del universo y detectar estrellas distantes en explosión, también conocidas como supernovas. Más cerca de casa, también detectará una multitud de cuerpos más pequeños que un planeta zumbando alrededor del sistema solar.

Hace varios años, algunos científicos sugirieron que los patrones de observación del telescopio Rubin podrían ajustarse para que pudiera identificar más rastros de asteroides y, por lo tanto, localizar más rápido los asteroides más peligrosos y aún no descubiertos. Pero ese cambio habría retrasado más la investigación astronómica.

Si el algoritmo THOR demuestra funcionar bien con los datos de Rubin, entonces el telescopio no necesitaría escanear la misma parte del cielo dos veces por noche, lo que le permitiría cubrir el doble de área.

«Esto, en principio, podría ser revolucionario, o al menos muy importante», dijo Zeljko Ivezic, director del telescopio y autor de un artículo científico que describía a THOR y lo contrastaba con las observaciones.

Si el telescopio pudiera regresar al mismo punto del cielo cada dos noches en lugar de cuatro, podría beneficiar otras investigaciones, incluida la búsqueda de supernovas.

«Ese sería otro impacto del algoritmo que ni siquiera tiene que ver con los asteroides», dijo Ivezic. “Esto realmente muestra cómo está cambiando el panorama. El ecosistema de la ciencia está cambiando porque el software ahora puede hacer cosas que hace 20 o 30 años ni siquiera soñarías, ni siquiera pensarías..”

para el Dr. Lu, THOR ofrece una forma diferente de lograr los mismos objetivos que tenía hace una década.

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En ese momento, el B612 tenía el ojo puesto en un proyecto ambicioso y mucho más costoso. La organización sin fines de lucro construiría, lanzaría y operaría su propio telescopio espacial llamado Sentinel.

En ese momento, la Dra. Lu y los otros líderes de B612 estaban frustrados por la lentitud de la búsqueda de rocas espaciales peligrosas. En 2005, el Congreso aprobó un mandato para que la NASA localizara y rastreara el 90 % de los asteroides cercanos a la Tierra con diámetros de 460 pies o más para 2020. Se encontró la mitad de esos asteroides.

Recaudar $ 450 millones de donantes privados para financiar Sentinel fue difícil para B612, especialmente porque la NASA estaba considerando un telescopio espacial propio para encontrar asteroides.

Cuando la Fundación Nacional de Ciencias autorizó la construcción del Observatorio Rubin, B612 reevaluó sus planes. “Podríamos dar la vuelta rápidamente y decir: ‘¿Cuál es un enfoque diferente para resolver el problema para el que existimos?’”, dijo Lu.

El Observatorio Rubin realizará sus primeras observaciones de prueba en aproximadamente un año y estará operativo en aproximadamente dos años. Diez años de observaciones de Rubin, junto con otras búsquedas de asteroides, finalmente pueden alcanzar el objetivo del 90% del Congreso, dijo Ivezic.

La NASA también está acelerando sus esfuerzos de defensa planetaria. Su telescopio de asteroides, denominado NEO Surveyor, se encuentra en fase de diseño preliminar, con el objetivo de ser lanzado en 2026.

Y más adelante este año, su misión de prueba de redirección de doble asteroide lanzará un proyectil a un asteroide pequeño y medirá cuánto cambia la trayectoria del asteroide. La agencia espacial nacional de China está trabajando en una misión similar.

Para B612, en lugar de competir por un proyecto de telescopio que cuesta casi quinientos millones de dólares, puede contribuir a proyectos de investigación menos costosos como THOR. La semana pasada, anunció que recibió $ 1.3 millones en subvenciones para financiar nuevos trabajos sobre herramientas computacionales basadas en la nube para la ciencia de asteroides. La fundación también recibió una subvención de Tito’s Handmade Vodka que igualará hasta $1 millón de otros donantes.

B612 y Dra. Lu ahora no solo está tratando de salvar el mundo. “Somos la respuesta a una pregunta trivial sobre cómo se relaciona el vodka con los asteroides”. el dice.

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