Milhões de novos objetos do sistema photo voltaic são encontrados e ‘filmados em Technicolor’ – os estudos prevêem

O Observatório NSF-Doe Vera C. Rubin deve revolucionar nosso conhecimento dos “pequenos corpos” do sistema solar-asteróides, cometas e outros planetas menores.

O Observatório Rubin, em construção no Cerro Pachón Ridge, no norte do Chile, apresenta o telescópio de pesquisa de 8,4 metros de Simonyi com um design exclusivo de três mirroros capaz de examinar todo o céu visível a cada poucas noites. No seu coração, a maior câmera digital do mundo-a Câmera de 3,2 Gigapixel Legacy Of Area and Time (LSST)-cobrindo um campo de visão de 9,6 graus quadrados com seis filtros, aproximadamente 45 vezes a área da lua cheia. Juntos, esse sistema “amplo rápido” gerará 20 terabytes de dados todas as noites-criando um “filme” de lapso de tempo sem precedentes do cosmos nos próximos 10 anos e um conjunto de dados incrivelmente poderoso para mapear o sistema photo voltaic.

A equipe de astrônomos, liderada pelo Meg Schwamb da Queen’s College, criou Sorcha, um novo software program inovador de código aberto usado para prever quais descobertas provavelmente serão feitas. Sorcha é o primeiro simulador de ponta a ponta que ingere o cronograma de observação planejado de Rubin. Aplica suposições sobre como o Observatório Rubin vê e detecta fontes astronômicas em suas imagens com o melhor modelo de como é o sistema photo voltaic e seus pequenos reservatórios corporais hoje.

“Software program de simulação preciso como Sorcha é crítico”, disse Schwamb, leitor da Escola de Matemática e Física da Queen’s College. “Isso nos diz o que Rubin descobrirá e nos permite interpretá -lo. Nosso conhecimento de quais objetos preenche o sistema photo voltaic da Terra está prestes a expandir exponencialmente e rapidamente”.

Além dos oito grandes planetas, o sistema photo voltaic abriga uma vasta população de pequenos corpos que se formaram ao lado dos planetas mais de 4,5 bilhões de anos atrás. Muitos desses corpos menores permanecem essencialmente inalterados desde o nascimento do sistema photo voltaic, agindo como um registro fóssil de seus primeiros dias. Ao estudar suas órbitas, tamanhos e composições, os astrônomos podem reconstruir como os planetas se formaram, migraram e evoluíram.

Esses objetos – numerando as dezenas de milhões – – fornecem uma janela poderosa em processos como a entrega de água e materials orgânico para a Terra, a reformulação das órbitas planetárias por planetas gigantes e o risco contínuo representado por aqueles cujos caminhos os aproximam do nosso planeta.

Além da Queen’s College e da UW, a equipe internacional inclui pesquisadores do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian e a Universidade de Illinois Urbana-Champaign.

Uma série de artigos que descrevem o software program e as previsões foram aceitas para publicação por The Astronomical Journal.

Além de encontrar esses novos corpos pequenos, o Observatório Rubin os observará várias vezes usando diferentes filtros ópticos, revelando suas cores de superfície. Pesquisas do sistema photo voltaic anteriores normalmente observadas com um único filtro.

“Com o catálogo LSST de objetos do sistema photo voltaic, nosso trabalho mostra que será como ir da televisão em preto e branco para cores brilhantes”, disse Joe Murtagh, estudante de doutorado da Queen’s College. “É muito emocionante – esperamos que milhões de novos objetos do sistema photo voltaic sejam detectados e a maioria deles seja captada nos primeiros anos de pesquisa do Sky”.

As simulações da equipe mostram que Rubin mapeará:

• 127.000 objetos próximos da Terra-asteróides e cometas cujas órbitas cruzam ou se aproximam da Terra. Isso é mais do que triplicar os objetos conhecidos de hoje, cerca de 38.000, e detectando mais de 70% dos corpos potencialmente perigosos maiores que 140 metros. Isso reduzirá o risco de impacto asteróide não detectado de proporções catastróficas em pelo menos duas vezes, fazendo uma tremenda contribuição para a defesa planetária.

• Mais de 5 milhões de asteróides do cinto principal, contra cerca de 1,4 milhão, com dados precisos de cores e rotação em aproximadamente um em cada três asteróides nos primeiros anos da pesquisa. Isso dará aos cientistas uma visão sem precedentes das características e histórias dos blocos de construção do sistema photo voltaic.

• 109.000 Júpiter Trojans, corpos compartilhando a órbita de Júpiter em pontos estáveis ​​”Lagrange” – mais de sete vezes o número catalogado hoje. Esses corpos representam alguns dos materiais mais intocados que datam de volta à formação dos planetas.

• 37.000 objetos trans-neptunianos, residentes do cinturão distante de Kuiper-quase 10 vezes o censo atual-lançando luz sobre a migração passada de Netuno e a história do sistema photo voltaic externo.

• Aproximadamente 1.500-2.000 centauros, corpos em órbitas gigantes que atravessam o planeta de curta duração no sistema photo voltaic médio. A maioria dos centauros acabará sendo expulsa do sistema photo voltaic, mas alguns sortudos sobreviverão para se tornarem cometas de curto período. O LSST fornecerá a primeira visão detalhada dos centauros e o importante estágio de transição de Centaur para Comet.

O LSST do Observatório Rubin é uma oportunidade única em uma geração de preencher as peças que faltavam nosso sistema photo voltaic, disse Mario Juric, membro da equipe de Sorcha e professor de astronomia da UW. O Juric também é um líder de equipe dos oleodutos de processamento de sistemas solares da Rubin e diretor do Instituto Dirac da UW.

“Nossas simulações prevêem que Rubin expandirá populações conhecidas de pequenos corpos por fatores de 4-9x, fornecendo um tesouro sem precedentes de órbitas, cores e curvas de luz”, disse Juric. “Com esses dados, poderemos atualizar os livros didáticos da formação de sistemas solares e melhorar bastante nossa capacidade de identificar – e potencialmente desviar – os asteróides que podem ameaçar a Terra”.

Foram necessários 225 anos de observações astronômicas para detectar os primeiros 1,5 milhão de asteróides, e os pesquisadores descobriram que Rubin dobrará esse número em menos de um ano, disse Jake Kurlander, um estudante de doutorado da UW.

“A combinação incomparável de amplitude e profundidade de Rubin o torna uma máquina de descoberta exclusivamente eficaz”, disse Kurlander.

Siegfried Eggl, professor assistente de engenharia aeroespacial da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, acrescentou: “Somente ao Debiasing LSST o padrão de observação do LSST podemos transformar detecções brutas em uma verdadeira reflexão da história do sistema solar-onde os planetas se formaram e como eles migraram por bilhões de anos.

O código Sorcha está de código aberto e está disponível gratuitamente com os catálogos simulados, animações em https://sorcha.house. Ao disponibilizar esses recursos, a equipe Sorcha permitiu que pesquisadores em todo o mundo refinassem suas ferramentas e estivessem prontos para a inundação de dados do LSST que Rubin gerará, avançando a compreensão dos pequenos corpos que iluminam o sistema photo voltaic como nunca antes.

O Rubin Observatory está programado para revelar suas primeiras imagens espetaculares em seu evento “First Look” em 23 de junho, oferecendo ao mundo um vislumbre precoce do poder da pesquisa. As operações científicas completas estão programadas para começar ainda este ano.