אסטרונומים ומדענים אזרחיים גילו למעלה מ-1,000 אסטרואידים שלא היו ידועים בעבר באמצעות תמונות האבל בארכיון, המציעים תובנות חדשות לגבי התפתחות חגורת האסטרואידים ותומכים בתיאוריות של פיצול התנגשות. קרדיט: twoday.co.il.com
חשיפה לשמיים עמוקים מניבה עדות מובהקת לאסטרואיד נע על הרקע השמימי
לפני יותר מ-4 מיליארד שנים, שמונת כוכבי הלכת העיקריים סביב השמש שלנו נוצרו על ידי סחפת פסולת מדיסק עצום של אבק וגז המקיף את השמש. זה משותף לתהליך הלידה של כוכב הלכת, וה טלסקופ החלל האבל היה הראשון שראה אופטית דיסקים דומים המקיפים כוכבים שזה עתה נולדו, וסיפקו הצצה אל שנות היווצרות של מערכת השמש. כעת, 4 מיליארד שנים מאוחר יותר, חצר הבנייה של כוכב הלכת עדיין עמוסה בשאריות הפסולת.
ניתן למצוא את רוב הריסות החלל העתיקות הללו, הנקראות אסטרואידים, בין המסלולים של מַאְדִים ו צדק בתוך חגורת האסטרואידים הראשית. המפקד של אוכלוסיית האסטרואידים נמשך. היכולות הייחודיות של האבל מאפשרות לו לשמש כ"צייד אסטרואידים" למשימה זו. אסטרואידים מופיעים כשבילים מעוקלים בתמונות האבל. השבילים נובעים מפרלקסה כי האבל אינו נייח, אלא מקיף את כדור הארץ. זה נותן אשליה שהאסטרואידים הקלושים שוחים לאורך מסלולים מעוקלים.
ארכיוני האבל, המשתרעים על פני שנים רבות, עמוסים בתמונות הלוכדות אסטרואידים סוררים המטיילים במסלוליהם. הם לא היו המטרות המיועדות, אלא הפצצו כוכבי רקע וגלקסיות. למצוא את האסטרואידים האלה הוא סוג של משחק של איפה וולדו. הוכר שזה יהיה מאמץ הרקולאי עבור כל קבוצה של אסטרונומים, ולכן החוקרים הסתמכו על צבא קטן של מדענים אזרחים מתנדבים כדי לעיין באוסף תמונות האבל. מה שהם מצאו הוחל על למידת מכונה לחפור עוד יותר אסטרואידים. הפרויקט זיהה 1,701 שבילי אסטרואידים. רוב האסטרואידים קטנים מכדי שזוהו בעבר ללא הרזולוציה החדה ורגישות האור האולטרה סגול של האבל.
התמונה הזו של טלסקופ החלל האבל של הגלקסיה הספירלית המסורגת UGC 12158 נראית כאילו מישהו לקח אליה עט סימון לבן. במציאות זהו שילוב של חשיפות זמן של אסטרואיד בחזית הנע בשדה הראייה של האבל, ומפציץ את התצפית בגלקסיה. נלקחו מספר חשיפות של הגלקסיה, מה שמהווה עדות בתבנית המקווקו. האסטרואיד מופיע כשביל מעוקל עקב פרלקסה: מכיוון שהאבל אינו נייח, אלא מקיף את כדור הארץ, וזה נותן אשליה שהאסטרואיד הקלוש שוחה לאורך מסלול מעוקל. האסטרואיד הלא מתוחכם נמצא בתוך חגורת האסטרואידים במערכת השמש שלנו, ומכאן שהוא קרוב יותר להאבל פי 10 טריליון מגלקסיית הרקע. במקום מטרד, נתונים מסוג זה מועילים לאסטרונומים לצורך ביצוע מפקד אוכלוסיית האסטרואידים במערכת השמש שלנו. קרדיט: נאס"א, ESA, פבלו גרסיה מרטין (UAM); עיבוד תמונה: Joseph DePasquale (STScI); הכרה: אלכס פיליפנקו (UC ברקלי)
טלסקופ החלל האבל יוצא לציד אסטרואידים קטנים מהחגורה הראשית
כמו סלעים, סלעים וחלוקי נחל הפזורים על פני נוף, אסטרואידים מגיעים במגוון רחב של גדלים. קטלוג אסטרואידים בחלל הוא מסובך מכיוון שהם חלשים והם לא מפסיקים להצטלם כשהם רוכסים במסלוליהם סביב השמש.
אסטרונומים השתמשו לאחרונה בשורה של תמונות בארכיון שצולמו על ידי נאס"אטלסקופ החלל האבל כדי לתפוס באופן חזותי אוכלוסייה בלתי נראית ברובה של אסטרואידים קטנים יותר במסלולם. ציד המטמון הצריך עיון ב-37,000 תמונות האבל לאורך 19 שנים. התמורה הייתה מציאת 1,701 שבילי אסטרואידים, כאשר 1,031 מהאסטרואידים לא קוטלגו בעבר. כ-400 מהאסטרואידים הלא מקוטלגים הללו הם בגודל של מתחת לקילומטר אחד.
גרף זה מבוסס על נתוני ארכיון של טלסקופ החלל האבל ששימשו לזיהוי אוכלוסיה בלתי נראית ברובה של אסטרואידים קטנים מאוד במסלולם. האסטרואידים לא היו המטרות המיועדות, אלא הפצירו כוכבי רקע וגלקסיות בתמונות האבל. ציד המטמון המקיף הצריך עיון ב-37,000 תמונות האבל לאורך 19 שנים. זה הושג על ידי שימוש במתנדבי "מדעי האזרח" ואלגוריתמים של בינה מלאכותית. התמורה הייתה מציאת 1,701 שבילי אסטרואידים של אסטרואידים שלא זוהו בעבר. קרדיט: פבלו גרסיה מרטין (UAM), אליזבת ויטלי (STScI)
מדע האזרח ולמידת מכונה באסטרונומיה
מתנדבים מרחבי העולם הידועים כ"מדעני אזרחים" תרמו לזיהוי שפע האסטרואידים הזה. מדענים מקצועיים שילבו את מאמצי המתנדבים עם אלגוריתם למידת מכונה כדי לזהות את האסטרואידים. היא מייצגת גישה חדשה למציאת אסטרואידים בארכיונים אסטרונומיים המתפרשים על פני עשרות שנים, אשר עשויה להיות מיושמת ביעילות על מערכי נתונים אחרים, אומרים החוקרים.
"אנחנו הולכים ומעמיקים לראות את האוכלוסייה הקטנה יותר של אסטרואידים מהחגורה הראשית. הופתענו כשראינו מספר כה גדול של אובייקטים מועמדים", אמר הסופר הראשי פבלו גרסיה מרטין מהאוניברסיטה האוטונומית של מדריד, ספרד. "היה רמז כלשהו לאוכלוסייה הזו, אבל עכשיו אנחנו מאשרים זאת באמצעות מדגם אקראי של אוכלוסיית אסטרואידים שהושג באמצעות כל ארכיון האבל. זה חשוב למתן תובנות לגבי המודלים האבולוציוניים של מערכת השמש שלנו".
תובנות לגבי התפתחות האסטרואידים
המדגם הגדול והאקראי מציע תובנות חדשות לגבי היווצרותה והתפתחותה של חגורת האסטרואידים. מציאת הרבה אסטרואידים קטנים מעודדת את הרעיון שהם שברים של אסטרואידים גדולים יותר שהתנגשו והתפרקו, כמו כלי חרס מנופצים. זהו תהליך שחיקה המשתרע על פני מיליארדי שנים.
תיאוריה חלופית לקיומם של שברים קטנים יותר היא שהם נוצרו כך לפני מיליארדי שנים. אבל אין מנגנון מתקבל על הדעת שימנע מהם להגיע לכדורי שלג עד לגדלים גדולים יותר, כאשר הם צברו אבק מהדיסק המקיף הכוכבי היוצר סביב השמש שלנו. "להתנגשויות תהיה חתימה מסוימת שנוכל להשתמש בה כדי לבחון את אוכלוסיית החגורה העיקרית הנוכחית", אמר מחבר שותף ברונו מרין מהמרכז האירופי לאסטרונומיית החלל, במדריד, ספרד.
התמונה הזו של טלסקופ החלל האבל של הגלקסיה הספירלית המסורגת UGC 12158 נראית כאילו מישהו לקח אליה עט סימון לבן. במציאות זהו שילוב של חשיפות זמן של אסטרואיד בחזית הנע בשדה הראייה של האבל, ומפציץ את התצפית בגלקסיה. נלקחו מספר חשיפות של הגלקסיה, מה שמהווה עדות בתבנית המקווקו.
האסטרואיד מופיע כשביל מעוקל עקב פרלקסה: האבל אינו נייח, אלא מקיף את כדור הארץ, וזה נותן אשליה שהאסטרואיד הקלוש שוחה לאורך מסלול מעוקל. האסטרואיד הלא מתוחכם נמצא בתוך חגורת האסטרואידים במערכת השמש שלנו, ומכאן שהוא קרוב יותר להאבל פי 10 טריליון מגלקסיית הרקע.
במקום מטרד, נתונים מסוג זה מועילים לאסטרונומים לצורך ביצוע מפקד אוכלוסיית האסטרואידים במערכת השמש שלנו. קרדיט: נאס"א, ESA, פבלו גרסיה מרטין (UAM)
אסטרונומים חובבים מלמדים בינה מלאכותית למצוא אסטרואידים
בגלל המסלול המהיר של האבל סביב כדור הארץ, הוא יכול ללכוד אסטרואידים נודדים דרך השבילים המספרים שלהם בחשיפת האבל. במבט מטלסקופ מבוסס כדור הארץ, אסטרואיד משאיר פס על פני התמונה. אסטרואידים "פוטובומבים" חשיפות האבל על ידי הופעה כשבילים מעוקלים שאין לטעות בהם בתצלומי האבל.
כשהאבל נע סביב כדור הארץ, הוא משנה את נקודת המבט שלו תוך כדי התבוננות באסטרואיד, שנע גם הוא במסלול שלו. על ידי הכרת מיקומו של האבל במהלך התצפית ומדידת העקמומיות של הפסים, מדענים יכולים לקבוע את המרחקים לאסטרואידים ולהעריך את צורות מסלוליהם.
האסטרואידים שנלכדו שוכנים בעיקר בחגורה הראשית, השוכנת בין מסלולי מאדים וצדק. הבהירות שלהם נמדדת על ידי המצלמות הרגישות של האבל. והשוואת הבהירות שלהם למרחק שלהם מאפשרת אומדן גודל. האסטרואידים הקלושים ביותר בסקר הם בערך ארבעים ומיליון מבהירותו של הכוכב הקלוש ביותר שניתן לראות בעין האנושית.
"מיקומי האסטרואידים משתנים עם הזמן, ולכן אתה לא יכול למצוא אותם רק על ידי הזנת קואורדינטות, כי בזמנים שונים הם עלולים לא להיות שם", אמר מרין. "כאסטרונומים אין לנו זמן לעבור על כל תמונות האסטרואידים. אז קיבלנו את הרעיון לשתף פעולה עם למעלה מ-10,000 מתנדבים ממדעי האזרח כדי לעיין בארכיון האבל העצום".
מדע האזרח וחקר העתיד
בשנת 2019 קבוצה בינלאומית של אסטרונומים השיקה את האבל האסטרואיד צייד, פרויקט מדעי האזרח לזיהוי אסטרואידים בנתוני האבל בארכיון. היוזמה פותחה על ידי חוקרים ומהנדסים במרכז המדע והטכנולוגיה האירופי (ESTEC) ובמרכז הנתונים המדעים של מרכז אסטרונומיית החלל האירופי (ESDC), בשיתוף פעולה עם פלטפורמת Zooniverse, הפלטפורמה הגדולה והפופולרית בעולם למדעי האזרח, וכן גוגל.
בסך הכל 11,482 מתנדבי מדעי האזרח, שסיפקו כמעט 2 מיליון זיהויים, קיבלו לאחר מכן ערכת הדרכה לאלגוריתם אוטומטי לזיהוי אסטרואידים על בסיס בינה מלאכותית. גישה חלוצית זו עשויה להיות מיושמת ביעילות על מערכי נתונים אחרים.
בשלב הבא, הפרויקט יחקור את הפסים של אסטרואידים שלא היו ידועים בעבר כדי לאפיין את מסלוליהם ולחקור את תכונותיהם, כגון תקופות סיבוב. מכיוון שרוב פסי האסטרואידים הללו נלכדו על ידי האבל לפני שנים רבות, לא ניתן לעקוב אחריהם כעת כדי לקבוע את מסלוליהם.
הממצאים מתפרסמים בכתב העת אסטרונומיה ואסטרופיזיקה.
כדי ללמוד כיצד תוכל להשתתף בפרויקטים של מדעי האזרח הקשורים לנאס"א, בקר בכתובת https://science.nasa.gov/citizen-science/. ההשתתפות פתוחה לכולם ברחבי העולם, לא מוגבלת לאזרחים או תושבי ארה"ב.
טלסקופ החלל האבל פועל כבר למעלה משלושה עשורים וממשיך לגלות תגליות פורצות דרך שמעצבות את ההבנה הבסיסית שלנו על היקום. האבל הוא פרויקט של שיתוף פעולה בינלאומי בין נאס"א ו-ESA (סוכנות החלל האירופית). מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א בגרינבלט, מרילנד, מנהל את פעולות הטלסקופ והמשימה. לוקהיד מרטין ספייס, שבסיסה בדנבר, קולורדו, תומכת גם בפעולות המשימה בגודארד. המכון למדע טלסקופ החלל (STScI) בבולטימור, מרילנד, המופעל על ידי איגוד האוניברסיטאות למחקר באסטרונומיה, עורך פעולות מדעיות של האבל עבור נאס"א.
