Алгоритм обнаружения астероидов, предназначенный для поиска околоземных астероидов в рамках предстоящего десятилетнего обзора ночного неба обсерватории имени Веры К. Рубин, выявил первый «потенциально опасный» астероид - так называют космические камни в окрестностях Земли, за которыми учёные предпочитают наблюдать. Астероид диаметром около 200 метров, получивший обозначение 2022 SF289, был обнаружен во время пробного запуска алгоритма в рамках исследования ATLAS на Гавайях. Обнаружение 2022 SF289, который в обозримом будущем не представляет опасности для Земли, подтверждает, что алгоритм нового поколения, известный как HelioLinc3D, может идентифицировать околоземные астероиды с помощью меньшего количества и более разрозненных наблюдений, чем требуется для современных методов.

«Демонстрируя реальную эффективность программного обеспечения, которое "Рубин" будет использовать для поиска тысяч ещё неизвестных потенциально опасных астероидов, открытие 2022 SF289 даёт нам ощущение безопасности», - сказал научный сотрудник "Рубина" Ари Хайнце, главный разработчик HelioLinc3D и исследователь из Университета Вашингтона.

В Солнечной системе находятся десятки миллионов каменистых тел - от небольших астероидов размером не более нескольких метров до карликовых планет размером с нашу Луну. Эти объекты остались от эпохи более чем четырехмиллиардной давности, когда планеты нашей системы сформировались и заняли своё современное положение.

Большинство этих тел находятся на большом расстоянии от Земли, но некоторые из них обращаются вблизи неё и известны как околоземные объекты. Особого внимания заслуживают самые близкие из них - те, траектория движения которых проходит на расстоянии около 7-8 млн км от орбиты Земли, что примерно в 20 раз больше расстояния от Земли до Луны. Такие «потенциально опасные астероиды», или ПОА, подвергаются систематическому поиску и мониторингу с целью предотвращения их столкновения с Землёй, что может привести к разрушительным последствиям.

Учёные ищут ПОА с помощью специализированных телескопов, таких как финансируемый НАСА обзор ATLAS, которым управляет группа специалистов Института астрономии Гавайского университета. Для этого они делают снимки отдельных участков неба не менее четырёх раз каждую ночь. Обнаруженной считается точка света, однозначно перемещающаяся по прямой линии в серии снимков. С помощью этого метода учёные обнаружили около 2350 ПОА, но, по их оценкам, ещё как минимум столько же ожидают своего открытия.

Обсерватория им Веры Рубин, расположенная на вершине чилийских Анд, присоединится к поиску этих объектов в начале 2025 года. Наблюдения на «Рубин», финансируемые в основном Национальным научным фондом США и Министерством энергетики США, позволят значительно увеличить число открытий ПОА. «Рубин» с помощью своего 8,4-метрового зеркала и массивной 3200-мегапиксельной камеры будет беспрецедентно быстро сканировать небо, посещая участки неба дважды за ночь, а не четыре раза, как это делают нынешние телескопы. Но при таком новом ритме наблюдений для надёжного обнаружения космических камней исследователям необходим алгоритм нового типа.

Группа «Рубин», занимающаяся разработкой программного обеспечения для Солнечной системы в Институте DiRAC Вашингтонского университета, как раз и занимается разработкой таких кодов. В сотрудничестве со старшим астрофизиком Смитсоновского института и преподавателем Гарвардского университета Мэтью Холманом, который в 2018 году стал пионером нового класса гелиоцентрических алгоритмов поиска астероидов, Хайнце и Зигфрид Эггл, бывший научный сотрудник Вашингтонского университета, ныне доцент Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, разработали HelioLinc3D - код, который может находить астероиды в наборе данных Рубина. Поскольку работа над «Рубин» ещё не завершена, Хайнце и Эггл хотели проверить, сможет ли HelioLinc3D обнаружить новый астероид в имеющихся данных, в которых слишком мало наблюдений, чтобы их можно было обнаружить с помощью современных традиционных алгоритмов.

Джон Тонри и Ларри Денно, ведущие астрономы ATLAS, предложили свои данные для тестирования. Команда Рубина задала HelioLinc3D поиск по этим данным, и 18 июля 2023 года она обнаружила свой первый ПОА: 2022 SF289, первоначально обнаруженный ATLAS 19 сентября 2022 года на расстоянии 21 млн км от Земли.

Изображение орбиты спутника 2022 SF289 (зелёный) при его ближайшем сближении с Землёй (орбита выделена синим цветом). Орбиты Венеры и Марса показаны оранжевым и красным цветом, соответственно.

Оглядываясь назад, можно сказать, что ATLAS наблюдал 2022 SF289 три раза в четыре отдельные ночи, но ни разу не наблюдал четыре раза в одну ночь, что необходимо для идентификации нового околоземного объекта. Но это как раз тот случай, когда HelioLinc3D добился успеха: он успешно объединил фрагменты данных, полученных за все четыре ночи, и сделал открытие.

«Любой обзор будет испытывать трудности с обнаружением объектов типа 2022 SF289, находящихся вблизи предела чувствительности, но HelioLinc3D показывает, что можно восстановить эти слабые объекты, если они видны в течение нескольких ночей, - сказал Денно. - Это фактически даёт нам "больший и лучший" телескоп».

Другие исследования также упускали 2022 SF289, поскольку она проходила перед богатыми звёздными полями Млечного Пути. Но теперь, зная, где искать, дополнительные наблюдения Pan-STARRS и Catalina Sky Survey быстро подтвердили открытие. Команда использовала платформу ADAM Института астероидов B612, чтобы получить дополнительные нераспознанные наблюдения на телескопе Zwicky Transient Facility, поддерживаемом NSF.

Дополнительные наблюдения 2022 SF289, сделанные в ходе исследования на Zwicky Transient Facility.

2022 SF289 классифицируется как ОСЗ типа Аполлон. При ближайшем сближении он окажется на расстоянии 140 000 миль от орбиты Земли, т.е. ближе, чем Луна. Его диаметр в 600 футов достаточно велик, чтобы классифицировать его как «потенциально опасный». Однако, несмотря на близость, по прогнозам, в обозримом будущем столкновение с Землёй не грозит. Об открытии этого спутника было объявлено в электронном циркуляре MPEC 2023-O26 Международного астрономического союза по малым планетам.

В настоящее время учёным известно о 2350 ПОА, но ожидается, что ещё более 3000 небесных тел пока не найдены.

«Это лишь небольшое представление о том, чего можно ожидать от обсерватории Рубин менее чем через два года, когда HelioLinc3D будет открывать подобные объекты каждую ночь, - сказал учёный Марио Юрич, директор Института DiRAC, профессор астрономии Вашингтонского университета и руководитель группы, создавшей HelioLinc3D. - Но в более широком смысле это преддверие грядущей эры астрономии с большими объёмами данных. Следующее десятилетие открытий - от HelioLinc3D до кодов с поддержкой искусственного интеллекта - станет историей развития алгоритмов в той же степени, что и новых больших телескопов».

Финансовую поддержку обсерватории Рубина оказывают Национальный научный фонд США, Министерство энергетики США и частное финансирование, привлечённое корпорацией LSST.