Des astéroïdes mortels cachés à la vue de tous. Un nouvel outil aide à leur découverte.

Ed Law veut sauver la Terre des astéroïdes mortels.

Ou du moins, s’il y a une grosse roche spatiale qui se dirige vers nous, le Dr Lu, un ancien astronaute de la NASA titulaire d’un doctorat en physique appliquée, veut le trouver avant qu’il ne nous frappe – avec des années d’avertissement et d’opportunités pour l’humanité. . le dépenser.

Mardi, la Fondation B612, un groupe à but non lucratif que le Dr Lu a aidé à fonder, a annoncé la découverte de plus de 100 astéroïdes. (Le nom de l’institution fait référence au livre pour enfants d’Antoine de Saint-Exupéry, « Le Petit Prince » ; B612 est l’astéroïde principal du personnage.)

Cela en soi n’est pas perceptible. De nouveaux astéroïdes sont constamment signalés par les observateurs du ciel du monde entier. Cela inclut les amateurs avec des télescopes d’arrière-cour et des relevés robotiques qui surveillent systématiquement le ciel nocturne.

Remarquablement, B612 n’a pas construit de nouveau télescope ni même fait de nouvelles observations avec des télescopes existants. Au lieu de cela, les chercheurs financés par le B612 ont appliqué des capacités de calcul sophistiquées à des images vieilles de plusieurs années – dont 412 000 dans les archives numériques du National Infrared Optical Astronomy Research Laboratory, ou NOIRLab – pour filtrer les astéroïdes sur 68 milliards de points de lumière cosmique. capturé dans les images.

C’est la méthode moderne de l’astronomie » dit le Dr Lu.

La recherche ajoute à Efforts de « défense planétaire » de la NASA et d’autres organisations Partout dans le monde.

Aujourd’hui, sur les 25 000 astéroïdes géocroiseurs d’au moins 460 pieds de diamètre, seuls 40% environ ont été découverts. Les 60 % restants, soit environ 15 000 roches spatiales, chacune ayant le potentiel de libérer une énergie équivalente à des centaines de millions de tonnes de TNT lors d’une collision avec la Terre, restent à découvrir.

B612 a collaboré avec Joachim Moeyens, étudiant diplômé à l’Université de Washington, et directeur de thèse, Mario Juric, professeur d’astronomie. Eux et leurs collègues de l’Institut de recherche intensive en données en astrophysique et cosmologie de l’université ont développé un algorithme capable d’examiner des images astronomiques non seulement pour déterminer quels points lumineux pourraient être des astéroïdes, mais aussi pour voir quels points lumineux dans des images prises différentes nuits. sont en fait le même astéroïde.

Essentiellement, les chercheurs ont développé un moyen de détecter ce qui a été réellement vu mais non observé.

Habituellement, les astéroïdes sont découverts lorsque la même partie du ciel est photographiée plusieurs fois au cours d’une même nuit. Une partie du ciel nocturne contient de nombreux points de lumière. Les étoiles et galaxies lointaines restent dans le même ordre. Mais les objets beaucoup plus proches, à l’intérieur du système solaire, se déplacent rapidement et leurs positions changent au cours de la nuit.

Les astronomes appellent une série d’observations d’un seul objet en mouvement au cours d’une nuit un « suivi ». Le tracker fournit une indication du mouvement de l’objet, guidant les astronomes vers l’endroit où ils pourraient être à la recherche d’une autre nuit. Ils peuvent également rechercher d’anciennes photos du même objet.

De nombreuses observations astronomiques qui ne font pas partie des recherches systématiques d’astéroïdes enregistrent inévitablement des astéroïdes, mais seulement à un moment et à un endroit uniques, et non les multiples observations nécessaires pour reconstituer les petits chemins.

Par exemple, les images de NOIRLab ont été prises principalement par le télescope Victor M. Blanco de 4 mètres au Chili dans le cadre d’une étude de près d’un huitième du ciel nocturne pour cartographier la distribution des galaxies dans l’univers.

Les points de lumière supplémentaires ont été ignorés, car ils n’étaient pas ce que les astronomes étudiaient. « Ce ne sont que des données aléatoires dans des images aléatoires du ciel », a déclaré le Dr Lu.

Mais pour M. Moeyens et le Dr Juric, un seul point de lumière qui n’est pas une étoile ou une galaxie est le point de départ de leur algorithme, qu’ils ont surnommé la récupération d’orbite héliocentrique sans tracklet, ou THOR.

La loi de la gravité contrôle le mouvement de l’astéroïde. THOR crée une orbite de test correspondant au point lumineux observé, en supposant une certaine distance et vitesse. Ensuite, il calcule où se trouvait l’astéroïde les nuits suivantes et précédentes. Si un point lumineux apparaît dans les données, il pourrait s’agir du même astéroïde. Si l’algorithme peut enchaîner cinq ou six observations en quelques semaines, c’est un candidat prometteur pour découvrir un astéroïde.

En principe, il existe un nombre infini d’orbites de test possibles à examiner, mais ce n’est jamais impossible à calculer. En pratique, puisque les astéroïdes se regroupent autour de certaines orbites, l’algorithme n’a besoin de considérer que quelques milliers de possibilités soigneusement sélectionnées.

Cependant, calculer des milliers d’orbites de test pour des milliers d’astéroïdes potentiels est une tâche ardue pour déchiffrer les chiffres. Mais l’avènement du cloud computing – la puissance de calcul massive et le stockage de données distribués sur Internet – rend cela possible. Google a consacré du temps sur sa plate-forme Google Cloud à cet effort.

« C’est l’une des applications les plus cool que j’ai vues », a déclaré Scott Benberthy, directeur de l’intelligence artificielle appliquée chez Google.

Jusqu’à présent, les scientifiques ont examiné environ un huitième des données pendant un mois, septembre 2013, à partir des archives de NOIRLab. THOR a produit 1 354 astéroïdes potentiels. Plusieurs d’entre eux figuraient déjà dans le catalogue d’astéroïdes tenu par le Centre des planètes mineures de l’Union astronomique internationale. Certains d’entre eux ont été observés auparavant, mais pendant une seule nuit et le petit chemin n’était pas suffisant pour déterminer avec confiance une orbite.

Le Minor Planet Center a confirmé que 104 objets sont de nouvelles découvertes à ce jour. Les archives de NOIRLab contiennent sept années de données, indiquant qu’il y a des dizaines de milliers d’astéroïdes qui attendent d’être découverts.

« Je pense que c’est coolEt lea déclaré Matthew Payne, directeur du Minor Planet Center, qui n’a pas participé au développement de THOR. « Je pense que c’est très intéressant et nous permet aussi de faire bon usage des données d’archives qui existent déjà. « 

L’algorithme est actuellement configuré pour ne trouver que les astéroïdes de la ceinture principale, ceux dont les orbites sont entre Mars et Jupiter, et non les astéroïdes proches de la Terre, ceux qui pourraient entrer en collision avec notre planète. Reconnaître les astéroïdes proches de la Terre est plus difficile car ils se déplacent plus rapidement. Différentes observations du même astéroïde peuvent être séparées à distance dans le temps et la distance, et l’algorithme doit faire plus de calculs pour établir les connexions.

« Cela réussira certainement », a déclaré M. Moen. « Il n’y a aucune raison pour que ce ne soit pas le cas. Je n’ai vraiment pas eu l’occasion de l’essayer. »

THOR a non seulement la capacité de découvrir de nouveaux astéroïdes dans d’anciennes données, mais il peut également modifier les observations futures. Prends pour exemple, Observatoire Vera C Robinanciennement connu sous le nom de Large Universal Survey Telescope, est actuellement en construction au Chili.

Financé par la National Science Foundation, l’observatoire Rubin est un télescope de 8,4 mètres qui scrute fréquemment le ciel nocturne pour suivre les changements au fil du temps.

Une partie de la mission de l’observatoire est d’étudier la structure à grande échelle de l’univers et d’identifier les supernovae distantes, également appelées supernovae. Plus près de chez nous, vous découvrirez également un grand nombre d’objets plus petits qu’une planète en orbite autour du système solaire.

Il y a plusieurs années, certains scientifiques ont suggéré que les schémas d’observation du télescope Rubin pourraient être modifiés afin qu’il puisse localiser plus d’impacts d’astéroïdes et ainsi localiser plus rapidement des astéroïdes plus dangereux mais non découverts. Mais ce changement aurait ralenti d’autres recherches astronomiques.

Si l’algorithme THOR s’avère bien fonctionner avec les données de Rubin, le télescope n’aurait pas besoin de balayer la même partie du ciel deux fois par nuit, ce qui lui permettrait de couvrir deux fois la zone à la place.

« Cela pourrait en principe être révolutionnaire, ou du moins très important », a déclaré Zeljko Ivezic, directeur du télescope et auteur d’un article scientifique décrivant THOR et le testant par rapport aux observations.

Si le télescope peut revenir au même endroit dans le ciel toutes les deux nuits au lieu de toutes les quatre nuits, cela pourrait profiter à d’autres recherches, y compris la recherche de supernovae.

« Ce serait un autre effet de l’algorithme qui n’a rien à voir avec les astéroïdes », a déclaré le Dr Evezek. « Cela montre très bien comment le paysage change. L’écosystème scientifique change parce que maintenant les logiciels peuvent faire des choses dont vous n’auriez même pas rêvé il y a 20 ou 30 ans et auxquelles vous n’aviez même pas pensé. ». « 

Pour le Dr Lu, THOR offre une manière différente d’atteindre les mêmes objectifs qu’il y a dix ans.

A l’époque, B612 lorgnait sur un projet ambitieux et bien plus onéreux. L’organisation à but non lucratif devait construire, lancer et exploiter son propre télescope spatial appelé Sentinel.

À l’époque, le Dr Lu et les autres dirigeants du B612 étaient frustrés par la lenteur de la recherche de roches spatiales dangereuses. En 2005, le Congrès a mandaté la NASA pour localiser et suivre 90 % des astéroïdes géocroiseurs de 460 pieds ou plus de diamètre d’ici 2020. Mais les législateurs n’ont pas fourni l’argent dont la NASA a besoin pour faire le travail, et la date limite est passée avec moins de à moitié retrouvés, ces astéroïdes.

Lever 450 millions de dollars auprès de donateurs privés pour s’abonner à Sentinel était un défi pour B612, d’autant plus que la NASA envisageait de construire son propre télescope spatial pour détecter les astéroïdes.

Lorsque la National Science Foundation a donné le feu vert pour l’observatoire Rubin, B612 a réévalué ses plans. « Nous pouvons rapidement nous retourner et dire : ‘Quelle est l’approche différente pour résoudre le problème que nous sommes là pour résoudre ?' », a déclaré le Dr Lu. « 

L’observatoire Rubin devrait faire ses premières observations de test dans environ un an et être opérationnel dans environ deux ans. Le Dr Evcic a déclaré que dix ans d’observations de Rubin, combinées à d’autres recherches d’astéroïdes, pourraient atteindre l’objectif de 90% du Congrès.

La NASA accélère également les efforts de défense planétaire. Son télescope astéroïde, appelé NEO Surveyor, est en phase de conception initiale et vise à être lancé en 2026.

Et plus tard cette année, la mission Double Asteroid Redirection Test lancera un projectile sur un petit astéroïde et mesurera à quel point la trajectoire de l’astéroïde a changé. L’Agence spatiale nationale chinoise travaille sur une mission similaire.

Pour B612, plutôt que de se chamailler sur un projet de télescope coûtant près d’un demi-milliard de dollars, il pourrait contribuer à des efforts de recherche moins coûteux comme THOR. La semaine dernière, il a annoncé qu’il avait reçu 1,3 million de dollars en dons pour financer de nouveaux travaux sur les outils de cloud computing pour la science des astéroïdes. La fondation a également reçu une subvention de Tito’s Handmade Vodka qui égalera jusqu’à 1 million de dollars d’autres donateurs.

B612 et le Dr Lu n’essaient plus seulement de sauver le monde. « Nous répondons à une question triviale sur la relation entre la vodka et les astéroïdes. » il a dit.