See on üldtuntud astronoomiline tava, et Maal on ainult üks looduslik satelliit, mida tuntakse (mõnevõrra mittereaktiivselt) kui "Kuud". Astronoomid on aga juba veidi rohkem kui kümme aastat teadnud, et ka Maal on populatsioon, mida tuntakse nn mööduvate kuudena. Need on Maa lähedal asuvate objektide (NEO) alamhulk, mille Maa gravitatsioon ajutiselt üles võtab ja mis orbiidil meie planeedi ümber tiirlevad.
Soome ja Ameerika astronoomide meeskonna uue uuringu kohaselt võiks neid ajutiselt hõivatud orbiite (TCO) uurida Tšiilis asuva suure sünoptilise uuringu teleskoobiga (LSST) - mis peaks tööle asuma 2020. aastaks. Nende objektide uurimisel Järgmise põlvkonna teleskoobiga väidavad uuringu autorid, et tahame õppida palju NEOde kohta ja isegi alustada nendega missioone.
Uuring, mis ilmus hiljuti ajakirjas Icarus, juhtis Grigori Fedorets - Helsingi ülikooli füüsikaosakonna doktorant. Temaga liitusid füüsikud Luleå tehnikaülikoolist, Washingtoni Ülikooli Astrofüüsika ja Kosmoloogia Instituudi Andmete Intensiivse Uurimise Instituudist ja Hawaii ülikoolist.
TCOde kontseptsioon postuleeriti esmakordselt 2006. aastal pärast RH120 - objekti, mille läbimõõt on tavaliselt 2–3 meetrit (6,5–10 jalga) ja mis tavaliselt tiirleb Päikesest - avastamist ja iseloomustamist. Umbes kahekümne aasta tagant läheneb see Maa-Kuu süsteemile lähedalt ja on Maa gravitatsiooni poolt ajutiselt hõivatud.
Järgnevad NEO vaatlused - näiteks asteroid 1991 VG ja meteoor EN130114 - lisasid sellele teooriale veelgi kaalu ja võimaldasid astronoomidel seada piiranguid TCO populatsioonidele. See viis järeldusele, et ajutiselt hõivatud satelliite on kahes populatsioonis. Ühest küljest on olemas TCO-d, mis muudavad vangistatuna samaväärseks vähemalt ühe Maa ümber toimuva pöörde.
Teiseks on ajutiselt hõivatud kärbsenäpid (TCF), mis teevad vangistatuna vähem kui ühe pöörde. Fedoretsi ja tema kolleegide sõnul on need objektid atraktiivsed sihtmärgid uurimiseks ja kosmoselaevadega kohtumiseks - kas CubeSat-suuruste missioonide või suuremate kosmoselaevade kujul, mis võiksid viia läbi proovide tagastamise missioone.
Alustuseks võimaldaks nende objektide uurimine astronoomidel piirata NEO-de suurust ja sagedust, mille suurus ulatub 1/10-st meetrist kuni 10-meetrise läbimõõduga ja mis pole hästi mõistetavad. Tavaliselt on need objektid enamiku teleskoopide ja tehnikate jaoks liiga väikesed ja liiga nõrgad, et neid tõhusalt jälgida.
Selle eriklassi NEOde jälgimine ja õppimine on LSST-i mäng. Suure eraldusvõime ja tundlikkuse tõttu peaks LSST eeldatavasti olema üks peamisi vahendeid NEOde ja potentsiaalselt ohtlike objektide avastamiseks, mida on muidu väga raske tuvastada. Nagu Fedorets rääkis ajakirjale Space Magazine:
LSST jaoks on valdav osa mööduvatest kuudest liiga nõrgad, et neid avastada. See on aga ainus uuring, mis suudab regulaarselt avastada mis tahes mööduvaid kuusid ... TCO tuvastamiseks eriti sobivad LSSTi omadused: suur vaateväli; piirav suurusjärk V = 24,7, võimaldades tuvastada nõrku objekte; töörežiim koos vastastikuste vaatluste ja sama põllu kiire jälgimisega esialgu samal ööl, aidates tuvastada kiiresti liikuvaid jälitatavaid objekte. ”
Kui see on valmis ja töökorras, viib LSST teleskoop läbi 10-aastase uuringu, kus käsitletakse mõnda kõige pakilisemat küsimust universumi struktuuri ja arengu kohta. Nende hulka kuuluvad tumeda aine ja tumeda energia saladused ning Linnutee kujunemine ja struktuur. Samuti pühendab see vaatlusaja päikesesüsteemile, et saada rohkem teavet planeedi väiksemate populatsioonide ja NEOde kohta.
Et teha kindlaks, mitu TCO-d LSST tuvastab, viis meeskond läbi simulatsioonide seeria. Nende töö põhineb varasemal uuringul, mille viisid 2014. aastal läbi Caltechi dr Bryce Bolin ja tema kolleegid, kus nad hindasid praeguseid ja järgmise põlvkonna astronoomilisi rajatisi. Just see uuring näitas, kuidas LSST oleks eriti efektiivne mööduvate kuude tuvastamisel.
Fedorets vaatas oma uurimuse jaoks läbi Bolini töö ja viis läbi omapoolse analüüsi. Nagu ta seda kirjeldas:
“Mööduvate kuude sünteetilist populatsiooni [LS] juhiti läbi LSST-d suunava simulatsiooni. Esialgne analüüs näitas, et LSST-i liikuvate objektide töötlussüsteem suutis nelja aasta jooksul ära tunda ainult kolm objekti (kolme tuvastuse aeg 15 päeva jooksul). See tundus olevat väike arv, nii et viisime läbi täiendava analüüsi. Valisime kõik vaatlused vähemalt kahe vaatlusega ja teostasime orbiidi määramise ja orbitaalühenduse MOPS-ile alternatiivsete meetoditega. See erikohtlemine suurendas jälgitavate mööduvate kuukandidaatide arvu suurusjärgu võrra. ”
Lõpuks jõudis Fedorets ja tema meeskond järeldusele, et LSST ja tänapäevase automaatse asteroidi tuvastamise tarkvara - aka. liikuvate objektide töötlemise süsteem (MOPS) - TCO-d võiks avastada üks kord aastas. Seda määra võib suurendada ühe TCO-ni iga kahe kuu tagant, kui spetsiaalselt TCO-de tuvastamiseks töötatakse välja täiendavad tarkvaravahendid, mis võiksid täiendada algtaseme MOPS-i.
Lõppkokkuvõttes on TCO-de uurimine astronoomidele kasulik mitmel põhjusel. Alustuseks on erinevus suuremate asteroidide ja väiksemate boliidide - väikeste meteooride -, mis Maa atmosfääris regulaarselt põlevad, uurimise vahel. Nende vahele jäävad, mille läbimõõt on tavaliselt 1–40 meetrit (~ 3–130 jalga), ei ole praegu piisavalt piiratud.
"Mööduvad kuud on hea populatsioon selle suuruse vahemiku piiramiseks, kuna nendes suurusvahemikes peaksid nad ilmuma regulaarselt ja olema tuvastatavad LSST-ga," ütleb Fedorets. „Lisaks on TCO-d [in situ] missioonide olulised eesmärgid. Neid on Maa läheduses toimetatud “tasuta”. Seetõttu on nendeni jõudmiseks vaja suhteliselt väikest kogust kütust. Võimalikud missioonid võiksid olla kavandatud lendavate lendude missioonidena (nt CubeSat klass) või asteroidiressursside kasutamise esimeste sammudena. ”
Veel üks nende objektide uurimise eelis on see, kuidas need aitavad astronoomidel paremini mõista potentsiaalselt ohtlikke objekte (PHO). Seda terminit kasutatakse asteroidide kirjeldamiseks, mis perioodiliselt läbivad Maa orbiiti ja kujutavad endast kokkupõrkeohtu. Ehkki neil on TCO-dega sarnased vaatlusomadused, saab neid eristada ainult nende orbiitide põhjal.
Muidugi rõhutas Fedorets, et kuigi TCO-d veedavad kuud geotsentrilistel orbiitidel, peaks ühe neist uurimise võimalik missioon olema oma olemuselt kiire reageerimine. Õnneks arendab ESA sellist missiooni nende komeedi pealtvaatajana, mis käivitatakse stabiilsele talvitunud orbiidile ja aktiveeritakse, kui komeet või asteroid Maa orbiidile jõuab.
Maa ajutiste satelliitide, potentsiaalselt ohtlike objektide ja Maa lähedal asuvate asteroidide parem mõistmine on vaid üks paljudest eelistest, mida loodetakse saada järgmise põlvkonna teleskoopidest nagu LSST. Need instrumendid mitte ainult ei võimalda meil kaugemal näha ja suurema selgusega (laiendades seeläbi teadmisi meie päikesesüsteemi ja kosmose kohta), võivad nad aidata meil ka meie liikidena pikaajalist ellujäämist tagada.
