Добре известна астрономическа конвенция е, че Земята има само един естествен спътник, който е известен (донякъде несъздадено) като „Луната“. Въпреки това, астрономите са знаели от малко повече от десетилетие, че Земята също има население от тези, които са известни като "преходни луни". Това са подмножество от близоземни обекти (NEO), които временно са обхванати от земната гравитация и поемат орбити около нашата планета.
Според ново проучване на екип от финландски и американски астрономи, тези временно заловени орбитери (TCO) биха могли да бъдат проучени с Големия телескоп за синоптични изследвания (LSST) в Чили - който се очаква да започне да функционира до 2020 г. Чрез изследване на тези обекти с телескопа от следващо поколение авторите на изследването твърдят, че сме готови да научим много за НЕО и дори да започнем да провеждаме мисии за тях.
Изследването, което наскоро се появи в списанието Икар, беше ръководен от Григори Федорец - докторант от катедрата по физика на Университета в Хелзинки. Към него се присъединиха физици от Технологичния университет в Лулео, Института за интензивни изследвания на астрофизиката и космологията (DIRAC) на Вашингтон и от Хавайския университет.
Концепцията за ТСО е представена за първи път през 2006 г. след откриването и характеризирането на RH120, обект с диаметър от 2 до 3 метра (6,5 до 10 фута), който нормално обикаля около Слънцето. На всеки двадесет или повече години тя прави близки подходи към системата Земя-Луна и временно се улавя от земната гравитация.
Последващи наблюдения на НЕО - като астероид 1991 VG и метеор EN130114 - придадоха допълнителна тежест на тази теория и позволиха на астрономите да поставят ограничения върху популациите от TCO. Това доведе до заключението, че временно заснетите сателити са в две популации. От една страна има ТСО, които правят еквивалент на поне една революция около Земята, докато са заловени.
Второ, има временно заловени мухомори (TCF), които правят еквивалента на по-малко от една оборот, докато са заловени. Според Федорец и неговите колеги тези обекти са привлекателна цел за изследване и среща с космически кораби - или под формата на мисии с размер на CubeSat, или по-големи космически кораби, които биха могли да извършват мисии за връщане на проби.
Като начало, проучването на тези обекти би позволило на астрономите да ограничат размера и честотата на NEO, които варират в размер от 1/10 на метър до 10 метра в диаметър, които не са добре разбрани. Обикновено тези обекти са твърде малки и твърде слаби, за да могат повечето телескопи и техники да наблюдават ефективно.
Мониторингът и изучаването на този специален клас НЕО е мястото, където LSST влиза в игра. Поради своята висока разделителна способност и чувствителност LSST се очаква да се превърне в едно от основните съоръжения за откриване на НЕО и потенциално опасни обекти, които иначе са много трудни за откриване. Както Федорец каза пред сп. Space Magazine по имейл:
„[E] ven за LSST, по-голямата част от преходните луни ще бъдат твърде слаби за откриване. Това обаче ще бъде единственото изследване, което може да открива редовно всякакви преходни луни ... Характеристиките на LSST, които са особено подходящи за откриване на TCO, включват: голямо зрително поле; ограничаваща величина V = 24,7, позволяваща откриване на слаби обекти; работен режим с наблюдения отзад назад и бързо проследяване на едно и също поле първоначално в една и съща нощ, което помага да се идентифицират бързо движещи се прикачени обекти. "
След като бъде стартиран, LSST телескопът ще проведе 10-годишно проучване, което ще отговори на някои от най-належащите въпроси за структурата и еволюцията на Вселената. Те включват мистериите на тъмната материя и тъмната енергия и образуването и структурата на Млечния път. Освен това тя ще посвети времето за наблюдение на Слънчевата система с надеждата да научи повече за малките популации на планетата и НЕО.
За да определи колко TCO ще открие LSST, екипът проведе поредица от симулации. Работата им се основава на предишно проучване, проведено през 2014 г. от д-р Брайс Болин от Caltech и негови колеги, където те оценяваха настоящите и следващите поколения астрономически съоръжения. Именно това проучване показа как LSST ще бъде изключително ефективен при откриване на преходни луни.
За своето проучване Федорец преразгледа работата на Болин и направи свой собствен анализ. Както го описа:
„[A] синтетичната популация от преходни луни беше проведена чрез LSST насочваща симулация. Първоначалният анализ показа, че системата за обработка на движещи се обекти на LSST може да разпознае само три обекта за четири години (каденция от три открития за период от 15 дни). Това изглежда [като] малък брой, така че извършихме допълнителен анализ. Избрахме всички наблюдения с поне две наблюдения и извършихме определяне на орбитата и орбитално свързване с алтернативни на MOPS методи. Това специално лечение увеличи броя на наблюдаваните преходни кандидати за луна с порядък. "
В крайна сметка Федорец и неговият екип заключиха, че използвайки LSST и модерен софтуер за автоматична идентификация на астероиди - ака. система за обработка на движещи се обекти (MOPS) - TCO може да бъде открит веднъж годишно. Този процент може да бъде увеличен до един TCO на всеки два месеца, ако се разработят допълнителни софтуерни инструменти, специално за идентифициране на TCO, които биха могли да допълнят базовите MOPS.
В крайна сметка изследването на ТСО ще бъде от полза за астрономите по редица причини. За начало съществува пропаст между изследването на по-големи астероиди и по-малки болиди - малки метеори, които редовно изгарят в земната атмосфера. Тези, които попадат между тях, които обикновено са с диаметър между 1 и 40 метра (~ 3 до 130 фута), в момента не са добре ограничени.
„Преходните луни са добра популация, която ограничава този диапазон на размерите, тъй като в тези диапазони на размерите те трябва да се появяват редовно и да бъдат откривани с LSST“, казва Федорец. „Освен това ТСО са изключителни цели за [in situ] мисии. Те са били доставени "безплатно" в близост до Земята. Следователно, за достигането им е необходимо сравнително малко количество гориво. Потенциалните мисии могат да бъдат проектирани като in situ мисии (например от клас CubeSat), или като първи стъпки в използването на астероидни ресурси. "
Друго предимство на изучаването на тези обекти е как те ще помогнат на астрономите да придобият по-добро разбиране на потенциално опасните обекти (PHO). Този термин се използва за описание на астероиди, които периодично преминават около орбитата на Земята и представляват риск от сблъсък. Макар че имат сходни наблюдателни характеристики с ТСО, те могат да се различават само въз основа на орбитите им.
Разбира се, Федорец подчерта, че макар TCO да прекарва месеци в геоцентрични орбити, евентуалната мисия за изучаване на една от тях би трябвало да има бърза реакция в природата. За щастие, ESA разработва такава мисия под формата на техния „кометен прехващач“, който ще бъде изстрелян към стабилна хибернационна орбита и активиран, след като комета или астероид влезе в земната орбита.
По-доброто разбиране на временните спътници на Земята, потенциално опасните обекти и близкоземните астероиди е само едно от многото предимства, които се очаква да дойдат от телескопите от ново поколение като LSST. Тези инструменти не само ще ни позволят да виждаме по-далеч и с по-голяма яснота (като по този начин разширяваме познанията си за нашата Слънчева система и Космоса), но и биха могли да ни помогнат да осигурим дългосрочното си оцеляване като вид.
