Un grupo de astrónomos de todo el mundo, incluido un equipo de la Universidad de Washington y dirigido por la Universidad de Queen’s Belfast, ha revelado una nueva investigación que muestra que millones de nuevos objetos del sistema solar serán detectados por una nueva instalación, que se espera que vaya en línea a finales de este año.
El Observatorio NSF-Doe Vera C. Rubin está listo para revolucionar nuestro conocimiento de los «cuerpos pequeños» del sistema solar: asteroides, cometas y otros planetas menores.
El Observatorio Rubin, en construcción del Cerro Pachón Ridge en el norte de Chile, presenta el telescopio de la encuesta Simonyi de 8.4 metros con un diseño único de tres esposas capaz de inspeccionar todo el cielo visible cada pocas noches. En su corazón se encuentra la cámara digital más grande del mundo, la Camera Legacy de 3.2 gigapíxeles de la cámara Space and Time (LSST), que cubre un campo de visión de 9.6 grados cuadrados con seis filtros, aproximadamente 45 veces el área de la luna llena. Juntos, este sistema de «rápido rápido hasta la derecha generará 20 terabytes de datos todas las noches, creando una» película «de tiempo de tiempo sin precedentes del cosmos en los próximos 10 años, y un conjunto de datos increíblemente potente con el que mapear el sistema solar.
El equipo de astrónomos, dirigido por Meg Schwamb de la Universidad de Queen’s, creó Sorcha, un innovador nuevo software de código abierto utilizado para predecir qué descubrimientos probablemente se hagan. Sorcha es el primer simulador de extremo a extremo que ingiere el horario de observación planificado de Rubin. Aplica suposiciones sobre cómo el Observatorio Rubin ve y detecta fuentes astronómicas en sus imágenes con el mejor modelo de cómo se ven el sistema solar y sus depósitos de cuerpo pequeño hoy.
«El software de simulación preciso como Sorcha es fundamental», dijo Schwamb, un lector de la Escuela de Matemáticas y Física de la Universidad de Queen. «Nos dice qué descubrirá Rubin y nos permite saber cómo interpretarlo. Nuestro conocimiento de qué objetos llenan el sistema solar de la Tierra está a punto de expandirse de manera exponencial y rápida».
Además de los ocho planetas principales, el sistema solar es el hogar de una vasta población de pequeños cuerpos que se formaron junto con los planetas hace más de 4.500 millones de años. Muchos de estos cuerpos más pequeños permanecen esencialmente sin cambios desde el nacimiento del sistema solar, actuando como un registro fósil de sus primeros días. Al estudiar sus órbitas, tamaños y composiciones, los astrónomos pueden reconstruir cómo los planetas se formaron, migraron y evolucionaron.
Estos objetos, que numeran en las decenas de millones, proporcionan una poderosa ventana a procesos como la entrega de agua y material orgánico a la Tierra, la remodelación de las órbitas planetarias por parte de los planetas gigantes y el riesgo continuo que representan aquellos cuyos caminos los acercan a nuestro planeta.
Además de la Universidad de Queen y la UW, el equipo internacional incluye investigadores del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian y la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.
Una serie de documentos que describen el software y las predicciones han sido aceptadas para su publicación por La revista astronómica.
Más allá de solo encontrar estos nuevos cuerpos pequeños, el Observatorio Rubin los observará varias veces usando diferentes filtros ópticos, revelando sus colores de superficie. Las encuestas de sistemas solares pasados típicamente observadas con un solo filtro.
«Con el catálogo LSST de objetos del sistema solar, nuestro trabajo muestra que será como pasar de la televisión en blanco y negro a un color brillante», dijo Joe Murtagh, un estudiante de doctorado de la Universidad de Queen. «Es muy emocionante: esperamos que se detecten millones de nuevos objetos del sistema solar y la mayoría de estos se recogerán en los primeros años de Sky Survey».
Las simulaciones del equipo muestran que Rubin mapeará:
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127,000 objetos cercanos a la tierra: asteroides y cometas cuyas órbitas cruzan o se acercan a la tierra. Eso es más que triplicar los objetos conocidos de hoy, alrededor de 38,000, y detectar más del 70% de los cuerpos potencialmente peligrosos de más de 140 metros. Esto reducirá el riesgo de impacto asteroide no detectado de proporciones catastróficas en al menos dos veces, lo que hace una tremenda contribución a la defensa planetaria.
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Más de 5 millones de asteroides del cinturón principal, en comparación con aproximadamente 1,4 millones, con datos precisos de color y rotación sobre aproximadamente uno de cada tres asteroides en los primeros años de la encuesta. Esto brindará a los científicos una visión sin precedentes de las características e historia de los bloques de construcción del sistema solar.
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109,000 troyanos Júpiter, cuerpos que comparten la órbita de Júpiter en puntos estables de «LaGrange», más de siete veces el número catalogado hoy. Estos cuerpos representan algunos de los materiales más prístinos que datan de regreso a la formación de los planetas.
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37,000 objetos trans-neptunianos, residentes del cinturón de kuiper distante, casi 10 veces el censo actual, arrojando luz sobre la migración pasada de Neptuno y la historia del sistema solar externo.
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Aproximadamente 1,500-2,000 centauros, cuerpos en órbitas gigantes de cortesía de corta duración en el Sistema Solar Medio. La mayoría de los centauros eventualmente serán expulsados del sistema solar, pero algunos afortunados sobrevivirán para convertirse en cometas de corto período. El LSST proporcionará la primera vista detallada de los centauros y la importante etapa de transición de Centauro a Cometa.
El LSST del Observatorio de Rubin es una oportunidad única en la generación para llenar las piezas faltantes de nuestro sistema solar, dijo Mario Juric, miembro del equipo de Sorcha y profesor de astronomía de la UW. Juric también es el líder del equipo de las tuberías de procesamiento del sistema solar de Rubin y un director del Instituto DIRAC de UW.
«Nuestras simulaciones predicen que Rubin expandirá las poblaciones conocidas de cuerpo pequeño por factores de 4-9x, entregando un tesoro sin precedentes de órbitas, colores y curvas de luz», dijo Juric. «Con estos datos, podremos actualizar los libros de texto de formación del sistema solar y mejorar enormemente nuestra capacidad de detectar, y potencialmente desviar, los asteroides que podrían amenazar la Tierra».
Tomó 225 años de observaciones astronómicas detectar los primeros 1.5 millones de asteroides, y los investigadores descubrieron que Rubin duplicará ese número en menos de un año, dijo Jake Kurlander, un estudiante de doctorado en la UW.
«La combinación incomparable de Rubin de amplitud y profundidad lo convierte en una máquina de descubrimiento excepcionalmente efectiva», dijo Kurlander.
Siegfried Eggl, profesor asistente de ingeniería aeroespacial en la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, agregó: «Solo al debiaste el complejo patrón de observación de LSST podemos convertir las detecciones crudas en un verdadero reflejo de la historia del sistema solar, donde se formaron los planetas y cómo migraron más de mil millones de años. Sorcha es un cambio de juego en ese respeto».
El código Sorcha es de código abierto y está disponible gratuitamente con los catálogos simulados, animaciones en https://sorcha.space. Al hacer que estos recursos estén disponibles, el equipo de Sorcha ha permitido a los investigadores de todo el mundo refinar sus herramientas y estar listo para la avalancha de datos LSST que Rubin generará, avanzando la comprensión de los pequeños cuerpos que iluminan el sistema solar como nunca antes.
El Observatorio de Rubin está programado para presentar sus primeras imágenes espectaculares en su evento de «primer vistazo» el 23 de junio, ofreciendo al mundo una visión temprana del poder de la encuesta. Las operaciones científicas completas están programadas para comenzar a finales de este año.
