Asteroid mematikan bersembunyi di depan mata. Alat baru membantu penemuan mereka.

Ed Law ingin menyelamatkan Bumi dari asteroid yang mematikan.

Atau setidaknya, jika ada batu luar angkasa besar yang menghadang kita, Dr. Lu, mantan astronot NASA dengan gelar Ph.D. dalam fisika terapan, ingin menemukannya sebelum menghantam kita — semoga dengan peringatan dan kesempatan selama bertahun-tahun bagi umat manusia. . untuk menghabiskannya.

Pada hari Selasa, Yayasan B612, sebuah kelompok nirlaba yang Dr. Lu bantu temukan, mengumumkan penemuan lebih dari 100 asteroid. (Nama lembaga mengacu pada buku anak-anak Antoine de Saint-Exupery, “The Little Prince”; B612 adalah asteroid utama karakter tersebut.)

Ini sendiri tidak terlihat. Asteroid baru dilaporkan setiap saat oleh pengamat langit di seluruh dunia. Ini termasuk penggemar dengan teleskop halaman belakang dan survei robot yang secara sistematis mengamati langit malam.

Hebatnya, B612 tidak membangun teleskop baru atau bahkan melakukan pengamatan baru dengan teleskop yang sudah ada. Sebagai gantinya, para peneliti yang didanai B612 menerapkan kemampuan komputasi canggih pada gambar-gambar berusia bertahun-tahun — 412.000 di antaranya di Arsip Digital di Laboratorium Penelitian Astronomi Optik Inframerah Nasional, atau NOIRLab — untuk menyaring asteroid dari 68 miliar titik cahaya kosmik. ditangkap dalam gambar.

Ini adalah metode astronomi modern” kata Dr Lu.

Cari menambahkan ke Upaya “Pertahanan Planet” oleh NASA dan Organisasi Lainnya keliling dunia.

Saat ini, dari 25.000 asteroid di dekat Bumi yang berdiameter setidaknya 460 kaki, hanya sekitar 40 persen yang telah ditemukan. Sisanya 60 persen—sekitar 15.000 batuan luar angkasa, masing-masing berpotensi melepaskan energi yang setara dengan ratusan juta ton TNT dalam tabrakan dengan Bumi—masih belum ditemukan.

B612 berkolaborasi dengan Joachim Moeyens, seorang mahasiswa pascasarjana di University of Washington, dan penasihat doktoral, Mario Juric, profesor astronomi. Mereka dan rekan-rekannya di Institut Penelitian Intensif Data dalam Astrofisika dan Kosmologi universitas telah mengembangkan algoritma yang mampu memeriksa gambar astronomi tidak hanya untuk menentukan titik cahaya mana yang mungkin merupakan asteroid, tetapi juga untuk melihat titik cahaya mana dalam gambar yang diambil pada malam yang berbeda. sebenarnya adalah asteroid yang sama.

Pada dasarnya, para peneliti mengembangkan cara untuk mendeteksi apa yang sebenarnya terlihat tetapi tidak diamati.

Biasanya, asteroid ditemukan ketika bagian langit yang sama difoto beberapa kali dalam satu malam. Sepetak langit malam mengandung banyak titik cahaya. Bintang-bintang dan galaksi-galaksi yang jauh tetap dalam urutan yang sama. Tetapi objek yang lebih dekat, di dalam tata surya, bergerak cepat, dan posisinya berubah sepanjang malam.

Para astronom menyebut serangkaian pengamatan terhadap satu objek bergerak selama satu malam sebagai “pelacakan”. Pelacak memberikan indikasi pergerakan objek, membimbing para astronom ke tempat yang mungkin mereka cari untuk malam lain. Mereka juga dapat mencari foto lama dari objek yang sama.

Banyak pengamatan astronomi yang bukan bagian dari pencarian asteroid sistematis pasti merekam asteroid, tetapi hanya pada satu waktu dan tempat, bukan beberapa pengamatan yang diperlukan untuk menyatukan jalur kecil.

Gambar NOIRLab, misalnya, diambil terutama oleh teleskop 4 meter Victor M. Blanco di Chili sebagai bagian dari survei hampir seperdelapan langit malam untuk memetakan distribusi galaksi di alam semesta.

Bintik-bintik cahaya tambahan diabaikan, karena bukan itu yang dipelajari para astronom. “Ini hanya data acak dalam gambar langit yang acak,” kata Dr. Lu.

Tapi bagi Mr. Moeyens dan Dr. Juric, satu titik cahaya yang bukan bintang atau galaksi adalah titik awal untuk algoritma mereka, yang mereka sebut Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery, atau THOR.

Hukum gravitasi mengatur pergerakan asteroid. THOR menciptakan orbit uji yang sesuai dengan titik cahaya yang diamati, dengan asumsi jarak dan kecepatan tertentu. Kemudian menghitung di mana asteroid berada pada malam-malam berikutnya dan sebelumnya. Jika titik cahaya muncul di sana dalam data, itu bisa jadi asteroid yang sama. Jika algoritme dapat merangkai lima atau enam pengamatan bersama dalam beberapa minggu, itu adalah kandidat yang menjanjikan untuk menemukan asteroid.

Pada prinsipnya, ada jumlah tak terbatas dari orbit uji yang mungkin untuk diperiksa, tetapi perhitungan ini tidak pernah tidak praktis. Dalam praktiknya, karena asteroid mengelompok di sekitar orbit tertentu, algoritme hanya perlu mempertimbangkan beberapa ribu kemungkinan yang dipilih dengan cermat.

Namun, menghitung ribuan orbit uji untuk ribuan asteroid potensial adalah tugas yang menakutkan untuk memecahkan jumlahnya. Tetapi munculnya komputasi awan – kekuatan komputasi yang besar dan penyimpanan data yang didistribusikan melalui Internet – memungkinkan hal ini. Google menyumbangkan waktu pada platform Google Cloud-nya untuk upaya ini.

“Ini salah satu aplikasi paling keren yang pernah saya lihat,” kata Scott Benberthy, Direktur Kecerdasan Buatan Terapan di Google.

Sejauh ini, para ilmuwan telah memeriksa sekitar seperdelapan data selama satu bulan, September 2013, dari arsip NOIRLab. THOR telah menghasilkan 1.354 asteroid potensial. Beberapa dari mereka sudah ada dalam katalog asteroid yang dikelola oleh Pusat Planet Kecil International Astronomical Union. Beberapa dari mereka telah diamati sebelumnya, tetapi hanya dalam satu malam dan jalur kecil tidak cukup untuk menentukan orbit dengan percaya diri.

Pusat Planet Minor telah mengkonfirmasi bahwa 104 objek adalah penemuan baru sejauh ini. Arsip NOIRLab berisi tujuh tahun data, menunjukkan bahwa ada puluhan ribu asteroid menunggu untuk ditemukan.

“Menurutku itu kerenDankata Matthew Payne, direktur Minor Planet Center, yang tidak terlibat dalam pengembangan THOR. “Saya pikir ini sangat menarik dan juga memungkinkan kita untuk memanfaatkan dengan baik data arsip yang sudah ada. “

Algoritme saat ini dikonfigurasi untuk hanya menemukan asteroid sabuk utama, yang memiliki orbit antara Mars dan Jupiter, dan bukan asteroid dekat Bumi, yang dapat bertabrakan dengan planet kita. Mengenali asteroid dekat Bumi lebih sulit karena mereka bergerak lebih cepat. Pengamatan yang berbeda dari asteroid yang sama dapat dipisahkan dalam waktu dan jarak, dan algoritme perlu melakukan lebih banyak penghitungan angka untuk membuat koneksi.

“Pasti berhasil,” kata Pak Moen. “Tidak ada alasan mengapa tidak. Aku benar-benar tidak punya kesempatan untuk mencobanya.”

THOR tidak hanya memiliki kemampuan untuk menemukan asteroid baru dalam data lama, tetapi juga dapat mengubah pengamatan di masa depan. Ambil, misalnya, Observatorium Vera C Robinsebelumnya dikenal sebagai Large Universal Survey Telescope, saat ini sedang dibangun di Chili.

Didanai oleh National Science Foundation, Observatorium Rubin adalah teleskop 8,4 meter yang sering memindai langit malam untuk melacak perubahan dari waktu ke waktu.

Bagian dari misi observatorium adalah untuk mempelajari struktur skala besar alam semesta dan mengidentifikasi supernova jauh, juga dikenal sebagai supernova. Lebih dekat ke rumah, Anda juga akan menemukan sejumlah besar objek yang lebih kecil dari satu planet yang mengorbit tata surya.

Beberapa tahun yang lalu, beberapa ilmuwan menyarankan bahwa pola pengamatan Teleskop Rubin dapat dimodifikasi sehingga dapat menemukan lebih banyak dampak asteroid dan dengan demikian menemukan asteroid yang lebih berbahaya namun belum ditemukan lebih cepat. Tapi perubahan ini akan memperlambat penelitian astronomi lainnya.

Jika algoritme THOR terbukti bekerja dengan baik dengan data Rubin, teleskop tidak perlu memindai bagian langit yang sama dua kali per malam, sehingga dapat mencakup dua kali area.

“Ini pada prinsipnya bisa menjadi revolusioner, atau setidaknya sangat penting,” kata Zeljko Ivezic, direktur teleskop dan penulis makalah ilmiah yang menjelaskan THOR dan mengujinya terhadap pengamatan.

Jika teleskop dapat kembali ke tempat yang sama di langit setiap dua malam, bukan setiap empat malam, itu bisa bermanfaat bagi penelitian lain, termasuk pencarian supernova.

“Ini akan menjadi efek lain dari algoritma yang tidak ada hubungannya dengan asteroid,” kata Dr. Evezek. “Ini menunjukkan dengan sangat baik bagaimana lanskap berubah. Ekosistem sains berubah karena sekarang perangkat lunak dapat melakukan hal-hal yang bahkan tidak Anda impikan 20 atau 30 tahun yang lalu yang bahkan tidak Anda pikirkan.”. “

Bagi Dr. Lu, THOR menawarkan cara berbeda untuk mencapai tujuan yang sama dengan yang dia miliki satu dekade lalu.

Pada saat itu, B612 sedang mengincar proyek yang ambisius dan jauh lebih mahal. Organisasi nirlaba itu akan membangun, meluncurkan, dan mengoperasikan teleskop luar angkasanya sendiri yang disebut Sentinel.

Pada saat itu, Dr. Lu dan para pemimpin B612 lainnya frustrasi dengan lambatnya pencarian batuan luar angkasa yang berbahaya. Pada tahun 2005, Kongres mengamanatkan NASA untuk menemukan dan melacak 90 persen asteroid dekat Bumi dengan diameter 460 kaki atau lebih pada tahun 2020. Tetapi anggota parlemen tidak menyediakan uang yang dibutuhkan NASA untuk menyelesaikan pekerjaan, dan tenggat waktu berlalu dengan kurang dari setengah. ditemukan asteroid-asteroid itu.

Mengumpulkan $450 juta dari donor swasta untuk berlangganan Sentinel merupakan tantangan bagi B612, terutama karena NASA sedang mempertimbangkan untuk membangun teleskop luar angkasanya sendiri untuk mendeteksi asteroid.

Ketika National Science Foundation memberikan lampu hijau untuk Observatorium Rubin, B612 mengevaluasi kembali rencananya. “Kita dapat dengan cepat berbalik dan berkata, ‘Apa pendekatan berbeda untuk memecahkan masalah yang harus kita pecahkan?'” kata Dr. Lu. “

Observatorium Rubin dijadwalkan untuk melakukan pengamatan uji pertama dalam waktu sekitar satu tahun dan akan beroperasi dalam waktu sekitar dua tahun. Dr Evcic mengatakan sepuluh tahun pengamatan Rubin, dikombinasikan dengan pencarian lain untuk asteroid, bisa memenuhi 90 persen tujuan Kongres.

NASA juga mempercepat upaya pertahanan planet. Teleskop asteroidnya, yang disebut NEO Surveyor, sedang dalam tahap desain awal, dan bertujuan untuk diluncurkan pada 2026.

Akhir tahun ini, misi Uji Pengalihan Asteroid Ganda akan meluncurkan proyektil di asteroid kecil dan mengukur seberapa banyak jalur asteroid telah berubah. Badan Antariksa Nasional China sedang mengerjakan misi serupa.

Untuk B612, daripada memperdebatkan proyek teleskop yang menelan biaya hampir setengah miliar dolar, itu dapat berkontribusi pada upaya penelitian yang lebih murah seperti THOR. Pekan lalu, diumumkan bahwa mereka telah menerima hadiah $ 1,3 juta untuk mendanai pekerjaan lebih lanjut pada alat komputasi awan untuk ilmu asteroid. Yayasan juga telah menerima hibah dari Tito’s Handmade Vodka yang akan menyamai hingga $ 1 juta dari donor lain.

B612 dan Dr. Lu sekarang tidak hanya mencoba menyelamatkan dunia. “Kami menjawab pertanyaan sepele tentang bagaimana vodka berhubungan dengan asteroid.” Dia berkata.