Známym astronomickým dohovorom je, že Zem má iba jeden prírodný satelit, ktorý je známy (trochu neprakticky) ako „Mesiac“. Astronómovia však už viac ako desať rokov vedeli, že Zem má tiež populáciu nazývanú „prechodné mesiace“. Ide o podmnožinu objektov blízkej Zeme (NEO), ktoré sú dočasne naberané gravitáciou Zeme a predpokladajú obežné dráhy okolo našej planéty.
Podľa novej štúdie uskutočnenej tímom fínskych a amerických astronómov mohli byť tieto dočasne zachytené orbity (TCO) študované pomocou Large Synoptic Survey Telescope (LSST) v Čile, od ktorého sa očakáva spustenie do roku 2020. Preskúmaním týchto objektov s ďalekohľadom novej generácie autori štúdie tvrdia, že sme pripravení naučiť sa veľa o NEO a dokonca im začať viesť misie.
Štúdia, ktorá sa nedávno objavila v časopise Icarus, viedla Grigori Fedorets - doktorandka na katedre fyziky Helsinskej univerzity. Pripojili sa k nemu fyzici z Technickej univerzity v Luleå, z Ústavu intenzívneho výskumu údajov v astrofyzike a kozmológii vo Washingtone (DIRAC) az University of Hawaii.
Koncept TCO sa prvýkrát stanovil v roku 2006 po objavení a charakterizácii RH120, čo je objekt merajúci priemer 2 až 3 metre (6,5 až 10 ft), ktorý normálne obieha okolo Slnka. Každých dvadsať rokov sa približuje k systému Zem-Mesiac a dočasne ho zachytáva gravitácia Zeme.
Následné pozorovania NEO - ako napríklad asteroid 1991 VG a meteor EN130114 - túto teóriu prikladajú väčšiu váhu a umožňujú astronómom obmedzovať populácie TCO. To viedlo k záveru, že dočasne zachytené satelity sa vyskytujú v dvoch populáciách. Na jednej strane existujú TCO, ktoré počas zajatia robia ekvivalent najmenej jednej revolúcie okolo Zeme.
Po druhé, existujú dočasne zachytené prelety (TCF), ktoré počas zachytávania spôsobujú ekvivalent jednej revolúcie. Podľa Fedorets a jeho kolegov sú tieto objekty príťažlivým cieľom pre výskum a stretávajú sa s kozmickými loďami - buď vo forme misií s veľkosťou CubeSat alebo väčších kozmických lodí, ktoré by mohli vykonávať misie zamerané na návrat vzoriek.
Pre začiatočníkov by štúdium týchto objektov umožnilo astronómom obmedziť veľkosť a frekvenciu NEO, ktoré sa pohybujú vo veľkosti od 1/10 metrov do 10 metrov v priemere, čo nie je dobre známe. Zvyčajne sú tieto objekty príliš malé a príliš slabé na to, aby ich väčšina ďalekohľadov a techník účinne pozorovala.
Monitorovanie a štúdium tejto špeciálnej triedy NEO je miestom, kde vstupuje do hry LSST. Očakáva sa, že vďaka svojmu vysokému rozlíšeniu a citlivosti sa LSST stane jedným z primárnych zariadení na objavovanie NEO a potenciálne nebezpečných objektov, ktoré je inak veľmi ťažké odhaliť. Ako Fedorets povedal Space Magazine e-mailom:
„Pre LSST bude veľká väčšina prechodných mesiacov na odhalenie príliš slabá. Bude to však jediný prieskum, ktorý bude schopný pravidelne objavovať akékoľvek prechodné mesiace ... Medzi vlastnosti LSST, ktoré sú zvlášť vhodné na detekciu TCO, patria: veľké zorné pole; obmedzujúca veľkosť V = 24,7, umožňujúca detekciu slabých objektov; prevádzkový režim so spätným pozorovaním a rýchlym sledovaním toho istého poľa spočiatku v tú istú noc, čo pomáha pri identifikácii rýchlo sa pohybujúcich ťahaných objektov. ““
Keď je teleskop LSST funkčný, vykoná 10-ročný prieskum, ktorý sa zameria na niektoré z najnaliehavejších otázok týkajúcich sa štruktúry a vývoja vesmíru. Patria sem tajomstvá temnej hmoty a temnej energie a formovanie a štruktúra Mliečnej dráhy. Venuje sa tiež pozorovaniu slnečnej sústavy v nádeji, že sa dozvie viac o menšinových populáciách planéty a NEO.
Aby bolo možné určiť, koľko TCO LSST zistí, tím uskutočnil sériu simulácií. Ich práca nadväzuje na predchádzajúcu štúdiu uskutočnenú v roku 2014 Dr. Bryceom Bolinom z Caltechu a jeho kolegami, kde hodnotili súčasné a budúce generácie astronomických zariadení. Táto štúdia naznačila, ako by bol LSST mimoriadne účinný pri detekcii prechodných mesiacov.
Fedorets pre svoju štúdiu prehodnotil Bolinovu prácu a vykonal svoju vlastnú analýzu. Ako to opísal:
„[A] syntetická populácia prechodných mesiacov bola spustená simuláciou LSST. Počiatočná analýza ukázala, že systém spracovania pohyblivých objektov LSST dokázal rozoznať iba tri objekty za štyri roky (kadencia troch detekcií počas 15 dní). Vyzeralo to ako malý počet, takže sme vykonali ďalšiu analýzu. Vybrali sme všetky pozorovania s najmenej dvoma pozorovaniami a vykonali sme orbitálne určenie a orbitálne spojenie s metódami alternatívnymi k MOPS. Toto špeciálne zaobchádzanie zvýšilo počet pozorovaných prechodných kandidátov na prechodný mesiac rádovo. “
Fedorets a jeho tím nakoniec dospeli k záveru, že pomocou LSST a moderného softvéru na automatickú identifikáciu asteroidov - aka. systém spracovania pohyblivých objektov (MOPS) - TCO bolo možné objaviť raz ročne. Táto miera by sa mohla každé dva mesiace zvýšiť na jedno TCO, ak sa vyvinú ďalšie softvérové nástroje konkrétne na identifikáciu TCO, ktoré by mohli dopĺňať základnú MOPS.
Štúdia TCO bude v konečnom dôsledku prospešná pre astronómov z niekoľkých dôvodov. Pre začiatočníkov existuje medzera medzi štúdiom väčších asteroidov a menších bolidov - malých meteorov, ktoré pravidelne horia v zemskej atmosfére. Tie, ktoré spadajú medzi, ktoré sa zvyčajne merajú v priemere medzi 1 a 40 metrov (~ 3 až 130 stôp), nie sú v súčasnosti dostatočne obmedzené.
"Prechodné mesiace sú dobrou populáciou, ktorá obmedzuje tento rozsah veľkostí, pretože v týchto veľkostných rozsahoch by sa mali objavovať pravidelne a mali by sa zistiť pomocou LSST," hovorí Fedorets. „TCO sú navyše vynikajúcimi cieľmi misií [in situ]. Boli doručené „zadarmo“ do okolia Zeme. Preto je na ich dosiahnutie potrebné relatívne malé množstvo paliva. Možné misie by mohli byť navrhnuté ako preletové misie in situ (napr. Triedy CubeSat) alebo ako prvé kroky pri využívaní zdrojov asteroidov. “
Ďalšou výhodou štúdia týchto objektov je to, ako pomôžu astronómom lepšie porozumieť potenciálne nebezpečným objektom (PHO). Tento výraz sa používa na opis asteroidov, ktoré pravidelne prechádzajú obežnou dráhou Zeme a predstavujú riziko kolízie. Aj keď majú podobné pozorovacie charakteristiky ako TCO, je ich možné rozoznať iba na základe ich obežných dráh.
Fedorets samozrejme zdôraznil, že zatiaľ čo celkové náklady na vlastníctvo trávia mesiace na geocentrických obežných dráhach, možnou misiou na štúdium jedného z nich by mala byť povaha rýchlej reakcie. Našťastie ESA rozvíja takúto misiu vo forme svojho „Interceptora komét“, ktorý sa spustí na stabilnú hibernačnú obežnú dráhu a aktivuje sa, keď kométa alebo asteroid vstúpi na orbitu Zeme.
Lepšie porozumenie dočasných satelitov Zeme, potenciálne nebezpečných objektov a asteroidov blízkej Zeme je len jednou z mnohých výhod, ktoré sa očakávajú od ďalekohľadov novej generácie, ako je LSST. Tieto nástroje nám nielen umožnia vidieť ďalej as väčšou jasnosťou (čím sa rozširujú naše vedomosti o našej slnečnej sústave a vesmíre), ale tiež by nám mohli pomôcť zabezpečiť naše dlhodobé prežitie ako druhu.
