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刺客小行星潛伏在眼前。 一種新工具有助於檢測它們。

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Ed Lu 想要從殺手小行星手中拯救地球。

或者至少,如果有一塊巨大的太空岩石擋在我們的路上,擁有應用物理學博士學位的前美國宇航局宇航員盧博士希望在它撞到我們之前找到它——希望能在多年的預警和人類機會的情況下找到它。偏轉它。

週二,盧博士幫助成立的非營利組織 B612 基金會宣布發現了 100 多顆小行星。 主角的家鄉小行星。)

這本身並不重要。 世界各地的天空觀察者總是報告新的小行星。 這包括擁有後院望遠鏡和系統掃描夜空的機器人勘測的業餘愛好者。

值得注意的是,B612 沒有建造新的望遠鏡,甚至沒有用現有的望遠鏡進行新的觀測,而是 B612 資助的研究人員將功率高級計算應用到了老化的圖像中——其中 412,000 個在國家光學的數字檔案中- 引力天文研究實驗室,或 NOIRLab – 從圖像中捕獲的 680 億個宇宙光點中篩選出小行星。

“這是現代的天文學方式陸醫生說。

該研究補充了美國宇航局和世界各地其他組織開展的“拯救地球”工作。

今天,在估計有 25,000 顆直徑至少為 460 英尺的近地小行星中,只有大約 40% 已被發現。 剩下的 60%——大約 15,000 塊太空岩石,每塊都有可能在與地球碰撞時釋放相當於數億噸 TNT 的能量——仍未被發現。

B612 與華盛頓大學的博士生 Joachim Moeyens 和他的博士生導師、天文學教授 Mario Juric 合作。 他們和該大學天體物理學和天體物理學數據高級研究所的同事開發了一種算法,該算法可以檢查天文圖像,不僅可以識別可以檢測到的光點。小行星,還可以找出拍攝照片中的哪些亮點。不同的夜晚其實是同一顆小行星。

從本質上講,研究人員已經開發出一種方法來發現已看到但未註意到的內容。

通常,當在一夜之間多次拍攝同一部分天空時,就會發現小行星。 夜空包含無數光點。 遙遠的恆星和星系仍然有相同的排列。 但是這些天體離太陽系更近,移動速度很快,而且它們的位置在整個晚上都在變化。

天文學家稱對一個物體在一夜之間移動的一系列觀察稱為“軌跡”。 軌跡線提供了物體運動的指示,向天文學家展示了他們可以在另一個晚上在哪裡尋找它。 他們還可以搜索相同對象的舊圖像。

許多不屬於系統性小行星搜索的天文觀測肯定會記錄小行星,但只是在一個時間和地點,而不是收集所需的那麼多觀測。合併軌跡。

例如,NOIRLab 圖像主要由智利的維克多·M·布蘭科 4 米望遠鏡拍攝,作為對近八分之一夜空的調查的一部分,以繪製宇宙中星系的分佈圖。

“它們只是天空隨機圖像中的隨機數據,”盧博士說。

但對於 Moeyens 先生和 Juric 博士來說,一個既不是恆星也不是星系的單一亮點是他們算法的起點,他們將其命名為無軌道直升機軌道恢復或 THOR。

小行星的運動是由萬有引力定律精確調節的。 假設給定的距離和速度,THOR 構造對應於觀察到的光點的測試軌跡。 然後它將計算小行星在接下來和之前晚上的位置。 如果數據中出現亮點,則可能是同一顆小行星。 如果該算法可以在幾週內將五到六個觀測結果聯繫在一起,那麼它是小行星發現的一個有希望的候選者。

原則上,有無限多可能的測試軌跡要測試,但這需要不切實際的永久計算。

然而,計算數千顆潛在小行星的數千條測試軌道是一項需要大量經驗的任務。 但是雲計算的出現——巨大的計算能力和互聯網上的分佈式數據存儲——使之成為可能。 谷歌在其穀歌云平台上為這項工作貢獻了時間。

“這是我見過的最令人興奮的應用程序之一,”谷歌人工智能應用程序總監 Scott Penberthy 說。

到目前為止,科學家們已經從 NOIRLab 的檔案中挑選了大約八分之一的數據,時間為 2013 年 9 月。 THOR 已經發現了 1,354 顆可能的小行星。 其中許多小行星已經在國際天文學聯合會小行星中心維護的小行星目錄中。 其中一些之前已經觀察到,但一夜之間和跟踪設備不足以自信地確定軌跡。

到目前為止,小行星中心已確認 104 個物體為新發現。 NOIRLab 檔案包含七年的數據,顯示有數以萬計的小行星等待被發現。

“我認為這很神奇,未參與 THOR 開發的小行星中心主任 Matthew Payne 說。 “我認為這很有趣,它也讓我們能夠很好地利用現有的檔案數據. “

該算法目前被配置為僅尋找主帶小行星,那些軌道在火星和木星之間但不包括近地小行星的小行星,它們可以相互碰撞。接觸我們的星球。 識別近地小行星更加困難,因為它們移動得更快。 同一顆小行星的不同觀測可以在時間和距離上進一步分離,算法需要做更多的數值破解才能建立聯繫。

“它肯定會奏效,”Moeyens 先生說。

THOR 不僅能夠在舊數據中發現新的小行星,而且還可以改變未來的觀測。 .

由美國國家科學基金會資助的魯賓天文台是一個 8.4 米的望遠鏡,它將持續掃描夜空以跟踪隨時間變化的情況。

天文台的部分任務是研究宇宙的大尺度結構並探測遙遠的爆炸恆星,也稱為超新星。 在離家更近的地方,它還將探測到許多比圍繞太陽系運行的行星還小的物體。

幾年前,一些科學家提出可以調整魯賓望遠鏡的觀測模型,使其能夠識別出更多的小行星路徑,從而更快地確定小行星的位置。 但這種變化會減慢其他小行星的研究速度。

如果 THOR 算法與魯賓數據配合得很好,那麼望遠鏡就不需要每晚兩次掃描同一部分天空,從而可以覆蓋兩倍的區域。

“原則上,這可能是革命性的,或者至少是革命性的,”該望遠鏡的負責人、一篇描述 THOR 並根據觀察對其進行測試的科學論文的作者澤利科·伊維齊奇說,這非常重要。

如果望遠鏡可以每兩晚而不是每四晚返回天空中的同一點,那將有利於其他研究,包括尋找超新星。

“這將是算法的另一個效果,它甚至不涉及小行星,”Ivezic 博士說。 20、30年前你做夢都不會想也不會想. “

對於 Lu 博士來說,THOR 提供了另一種方式來實現他十年前的相同目標。

那時,B612 的目標是一個更加雄心勃勃且成本更高的項目。 該非營利組織將建造、發射和運營自己的名為 Sentinel 的太空望遠鏡。

當時,陸博士和B612的其他領導對尋找危險太空岩石的緩慢步伐感到沮喪。 到 2020 年將達到 460 英尺或更多。但立法者從未向美國宇航局提供完成任務所需的資金,最後期限過去了,只有不到一半的小行星被發現。

對於 B612 來說,從私人捐助者那裡籌集 4.5 億美元來資助 Sentinel 一直很困難,特別是因為 NASA 正在考慮使用自己的小行星探測太空望遠鏡。

當美國國家科學基金會授權建設魯賓天文台時,B612重新評估了它的計劃。 “我們可以快速轉而說,’解決我們必須處理的問題的另一種方法是什麼?’ 陸說。

魯賓天文台將在大約一年內進行首次實驗觀測,並在大約兩年內投入使用。 Ivezic 博士說,十年的魯賓觀測以及其他小行星搜索最終可能達到國會 90% 的目標。

美國宇航局也在加快努力保護地球。 他們的小行星望遠鏡名為 NEO Surveyor,正處於初步設計階段,目標是在 2026 年發射。

今年晚些時候,他們的雙小行星重定向測試任務將向一顆小行星發射彈丸,並測量小行星軌道的變化情況。 中國國家航天局也在執行類似的任務。

對於 B612,與其結束一個價值近 50 億美元的望遠鏡項目,不如通過 THOR 等成本較低的研究工作做出貢獻。 上週,它宣布已收到 130 萬美元的禮物,用於資助進一步研究用於小行星科學的基於雲的計算工具。 該基金會還收到了來自鐵托手工伏特加的贈款,該贈款將來自其他捐助者的 100 萬美元。

B612和陸博士現在不僅僅是為了拯救世界。 “我們是伏特加與小行星之間關係的難題的答案。” 他說。

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