Je známou astronomickou konvencí, že Země má pouze jeden přirozený satelit, který je známý (poněkud nepřiměřeně) jako „Měsíc“. Astronomové však po více než deset let věděli, že Země má také populaci známou jako „přechodné měsíce“. Jedná se o podmnožinu objektů blízké Země (NEO), které jsou dočasně nashromážděny gravitací Země a předpokládají oběžné dráhy kolem naší planety.
Podle nové studie provedené týmem finských a amerických astronomů by tyto dočasně zachycené orbity (TCO) mohly být studovány pomocí Velkého synoptického průzkumného dalekohledu (LSST) v Chile - očekává se, že bude funkční do roku 2020. Zkoumáním těchto objektů s dalekohledem nové generace autoři studie tvrdí, že jsme připraveni se dozvědět hodně o NEO a dokonce jim začít s prováděním misí.
Studie, která se nedávno objevila v časopise Icarus, vedl Grigori Fedorets - doktorand z katedry fyziky Helsinské univerzity. Připojili se k němu fyzici z Luleå University of Technology, University of Washington Intenzivní výzkum dat v astrofyzice a kosmetice (DIRAC) a University of Hawaii.
Koncept TCO byl poprvé předpokládán v roce 2006 po objevení a charakterizaci RH120, což je objekt měřící 2 až 3 metry (6,5 až 10 ft) v průměru, který normálně obíhá kolem Slunce. Každých dvacet let přibližuje blízký přístup k systému Země-Měsíc a je dočasně zachycen gravitací Země.
Následná pozorování NEO - jako je asteroid 1991 VG a meteor EN130114 - přidaly této teorii další váhu a umožnily astronomům omezovat populace TCO. To vedlo k závěru, že dočasně zachycené satelity přicházejí do dvou populací. Na jedné straně existují TCO, které při zachycení přinášejí ekvivalent alespoň jedné revoluce kolem Země.
Zadruhé, existují dočasně zachycené prolétání (TCF), které při zachycení způsobují ekvivalent méně než jedné revoluce. Podle Fedorets a jeho kolegů jsou tyto objekty přitažlivým cílem pro výzkum a setkání s kosmickými loděmi - buď ve formě misí velikosti CubeSat nebo větších kosmických lodí, které by mohly provádět mise s návratem vzorku.
Pro začátek by studium těchto objektů umožnilo astronomům omezit velikost a frekvenci NEO, které se pohybují ve velikosti od 1/10 10. metru do 10 metrů v průměru, což není dobře známo. Obvykle jsou tyto objekty příliš malé a příliš slabé na to, aby většina dalekohledů a technik účinně pozorovala.
Sledování a studium této speciální třídy NEO je místem, kde začíná hrát LSST. Očekává se, že díky vysokému rozlišení a citlivosti se LSST stane jedním z primárních zařízení pro objevování NEO a potenciálně nebezpečných objektů, které je jinak velmi obtížné odhalit. Jak Fedorets řekl Space Magazine e-mailem:
"Pro LSST bude velká většina přechodných měsíců příliš slabá na to, aby byla objevena." Bude to však jediný průzkum, který bude schopen pravidelně objevovat jakékoli přechodné měsíce ... Mezi rysy LSST, které jsou zvláště vhodné pro detekci TCO, patří: velké zorné pole; omezení velikosti V = 24,7, umožňující detekci slabých objektů; provozní režim s pozorováním zády k sobě a rychlým sledováním stejného pole zpočátku ve stejnou noc, což pomáhá identifikovat rychle se pohybující sledované objekty. “
Jakmile bude dalekohled LSST v provozu, provede desetiletý průzkum, který se bude zabývat některými nejnaléhavějšími otázkami ohledně struktury a vývoje vesmíru. Patří sem tajemství temné hmoty a temné energie a formování a struktura Mléčné dráhy. Bude také věnovat pozorovací dobu sluneční soustavě v naději, že se dozví více o menších populacích planet a NEO.
Aby bylo možné určit, kolik TCO detekuje LSST, tým provedl řadu simulací. Jejich práce navazuje na předchozí studii provedenou v roce 2014 dr. Brycem Bolinem z Caltechu a jeho kolegy, kde hodnotili současná a příští generace astronomických zařízení. Právě tato studie naznačila, jak by byl LSST extrémně účinný při detekci přechodných měsíců.
Fedorets pro svou studii znovu zvážil Bolinovu práci a provedl vlastní analýzu. Jak to popsal:
„[A] syntetická populace přechodných měsíců proběhla simulací LSST. Počáteční analýza ukázala, že systém zpracování pohyblivých objektů LSST dokázal rozeznat pouze tři objekty za čtyři roky (kadence tří detekcí po dobu 15 dnů). Vypadalo to jako malé množství, takže jsme provedli další analýzu. Vybrali jsme všechna pozorování s alespoň dvěma pozorováními a provedli určování orbity a orbitální propojení metodami alternativními k MOPS. Toto speciální ošetření zvýšilo počet pozorovatelných přechodných kandidátů na měsíc o řád. “
Fedorets a jeho tým nakonec dospěli k závěru, že pomocí LSST a moderního softwaru pro automatickou identifikaci asteroidů - aka. systém zpracování pohyblivých objektů (MOPS) - TCO bylo možné objevit jednou ročně. Tato sazba by mohla být zvýšena na jedno TCO každé dva měsíce, pokud by byly vyvinuty další softwarové nástroje speciálně pro identifikaci TCO, které by mohly doplnit základní MOPS.
Studie TCO bude pro astronomy prospěšná z mnoha důvodů. Pro začátečníky existuje mezera mezi studiem větších asteroidů a menších bolidů - malých meteorů, které pravidelně shoří v zemské atmosféře. Ty, které spadají mezi, které se obvykle měří v průměru mezi 1 a 40 metry (~ 3 až 130 ft), nejsou v současné době dobře omezeny.
"Přechodné měsíce jsou dobrou populací, která omezuje tento rozsah velikostí, protože v těchto velikostních rozsazích by se měly objevovat pravidelně a být detekovány pomocí LSST," říká Fedorets. „TCO jsou navíc vynikajícími cíli pro mise [in situ]. Byly doručeny „zdarma“ do okolí Země. K jejich dosažení je proto zapotřebí relativně malé množství paliva. Potenciální mise by mohly být navrženy jako mise in situ (např. Třídy CubeSat), nebo jako první kroky ve využití zdrojů asteroidů. “
Další výhodou studia těchto objektů je to, jak pomohou astronomům získat lepší porozumění potenciálně nebezpečným objektům (PHO). Tento termín se používá k popisu asteroidů, které pravidelně procházejí orbitou Země a představují riziko kolize. I když mají podobné pozorovací charakteristiky jako TCO, lze je rozeznat pouze na základě svých oběžných drah.
Fedorets samozřejmě zdůraznil, že zatímco TCO tráví měsíce na geocentrických drahách, možnou misí pro studium jednoho z nich by musel být charakter rychlé reakce. Naštěstí ESA vyvíjí takovou misi v podobě svého „Interceptoru komet“, který bude zahájen na stabilní hibernační dráhu a aktivován, jakmile kometa nebo asteroid vstoupí na orbitu Země.
Lepší porozumění dočasným satelitům Země, potenciálně nebezpečným objektům a asteroidům blízké Země je pouze jednou z mnoha výhod, které se očekávají od teleskopů příští generace, jako je LSST. Tyto nástroje nám umožní nejen vidět dál as větší jasností (čímž se rozšiřují naše znalosti naší sluneční soustavy a vesmíru), ale také nám mohou pomoci zajistit naše dlouhodobé přežití jako druh.
