اكتشف أكثر من 1000 كويكب جديد مخبأة في أرشيف هابل

اكتشف أكثر من 1000 كويكب جديد مخبأة في أرشيف هابل

تتخطى الكويكبات مجال رؤية هابل. 

وجد الباحثون أكثر من 1700 مسار كويكب في بيانات هابل المؤرشفة من العشرين عامًا الماضية. في حين أن العديد من الكويكبات كانت معروفة سابقًا ، إلا أن أكثر من 1000 منها ليست كذلك. ما فائدة 1000 كويكب آخر؟ مثل جميع الكويكبات ، يمكن أن تحمل أدلة قيمة لتاريخ النظام الشمسي.

مع مرور الوقت والمزيد والمزيد من التلسكوبات تؤدي المزيد والمزيد من الملاحظات ، تستمر البيانات الأرشيفية المجمعة في النمو. في بعض الأحيان تكمن الاكتشافات في تلك البيانات التي تنتظر أدوات تحليلية جديدة أو جهود متجددة من العلماء قبل الكشف عنها. هذا ما حدث في محاولة تسمى صائد الكويكبات هابل.

في عام 2019 ، أطلقت مجموعة من علماء الفلك  صاروخ هابل Asteroid Hunter . إنه مشروع علمي للمواطنين على  منصة Zooniverse  . كان هدفهم هو التمشيط عبر بيانات هابل للعثور على كويكبات جديدة.

أصدر علماء الفلك نتائج مشروعهم في ورقة جديدة بعنوان Hubble Asteroid Hunter I. تحديد مسارات الكويكبات في صور تلسكوب هابل الفضائي.  الدراسة متاحة على الإنترنت في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية . المؤلف الرئيسي هو ساندور كروك من معهد ماكس بلانك لفيزياء خارج الأرض.

قال كروك في  بيان صحفي : "يمكن أن تكون نفايات أحد علماء الفلك كنز فلكي آخر" .

كويكب 2001 SE101 يمر أمام سديم السرطان ، 5 ديسمبر 2005 

تم تجاهل البيانات التي بحثوا عنها إلى حد كبير من جهود المراقبة الأخرى التي لم تركز على الكويكبات. في كثير من الحالات ، قد تظهر البيانات على أنها "ضوضاء" وتتم إزالتها لإبراز العناصر المختلفة. لكن كل هذه البيانات الثانوية غير المفحوصة لا تزال مؤرشفة ومتاحة.

قال كروك: "يزداد حجم البيانات في أرشيفات علم الفلك بشكل كبير ، وأردنا الاستفادة من هذه البيانات المذهلة".

فحص المشروع أكثر من 37000 صورة مركبة من Hubble. تم التقاطها بين 30 أبريل 2002 و 14 مارس 2021 مع الكاميرا المتقدمة للمسوحات وكاميرا المجال الواسع 3 على متن تلسكوب هابل الفضائي. معظم الصور تعرض لمدة 30 دقيقة ، لذلك تظهر آثار الكويكبات على شكل خطوط منحنية.

تذهب الخطوط إلى قلب المشكلة: تكافح أجهزة الكمبيوتر لاكتشافها. وهنا يأتي دور منصة Zooniverse وعلماء المواطنين.

أوضح ساندور كروك: "نظرًا لمدار وحركة هابل نفسه ، تظهر الخطوط منحنية في الصور ، مما يجعل من الصعب تصنيف مسارات الكويكبات - أو بالأحرى من الصعب إخبار الكمبيوتر بكيفية اكتشافها تلقائيًا".

"لذلك ، احتجنا إلى متطوعين للقيام بتصنيف أولي ، والذي استخدمناه بعد ذلك لتدريب خوارزمية التعلم الآلي."

تسليم المتطوعين. شارك في تصنيف الصور 11482 عالمًا. حصلت صفحة Hubble Asteroid Hunter في Zooniverse على أكثر من مليوني نقرة ، وقدم المتطوعون 1488 تصنيفًا إيجابيًا في حوالي 1 بالمائة من الصور.

عمل المواطنون المشاركون على تدريب خوارزمية التعلم الآلي للبحث في بقية الصور بسرعة ودقة. توجد الخوارزمية في Google Cloud ، وبمجرد تدريبها ، ساهمت بـ 900 عملية اكتشاف أخرى لما مجموعه 2487 مسارًا محتملاً لكويكب في بيانات هابل.

ثم لعب العلماء المحترفون دورهم. راجع ثلاثة من مؤلفي الورقة ، بمن فيهم المؤلف الرئيسي ساندور كروك ، النتائج. استبعدوا أشياء مثل الأشعة الكونية والأشياء الأخرى ، مما أدى إلى اكتشاف 1701 مسارًا في 1316 صورة هابل. كان ثلثها تقريبًا كويكبات معروفة ، تاركة 1031 مسارًا لكويكبات غير معروفة.

أعلاه: تتكون هذه الفسيفساء من 16 مجموعة بيانات مختلفة من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية ، والتي تمت دراستها كجزء من مشروع علم المواطن Asteroid Hunter. تم تخصيص ألوان لكل مجموعة من مجموعات البيانات هذه بناءً على التسلسل الزمني للتعرضات ، حيث تمثل النغمات الزرقاء التعريض الأول الذي تم التقاط الكويكب فيه وتمثل النغمات الحمراء آخرها. 

ستؤكد ملاحظات المتابعة عدد الكويكبات المكتشفة حديثًا منها وتحديد مداراتها. من المحتمل ألا يتم تأكيد 1031 ، لكن الباقي سيساعد في توضيح فهمنا لعدد الكويكبات في نظامنا الشمسي.

لقد أفلتت هذه الكويكبات من الكشف لأنها أضعف ومن المحتمل أن تكون أصغر بكثير من معظم الكويكبات التي تم اكتشافها من الأرض. هذه الورقة هي الأولى التي تم إصدارها كجزء من مشروع هابل Asteroid Hunter. في الأوراق اللاحقة ، سيستخدم المؤلفون الشكل المنحني لمسارات الكويكب لتحديد مداراتها ومسافاتها.

جميع الكويكبات هي بقايا من الأيام الأولى للنظام الشمسي ، ومعظمها من قبل تشكل الكواكب. إنها مثل كبسولات وقت الطبيعة ، وتحافظ على الظروف في النظام المبكر. هذا هو سبب اهتمام الفلكيين بها ولماذا أرسلنا مركبات فضائية لجمع عينات من كويكبات مثل بينو وريوجو.

وأوضح كروك أن "الكويكبات هي بقايا من تكوين نظامنا الشمسي ، مما يعني أنه يمكننا معرفة المزيد عن الظروف عندما ولدت كواكبنا".

تظهر النجوم الزرقاء الكويكبات المعروفة

فوق هذه الصورة من الدراسة توجد خريطة السماء لكائنات النظام الشمسي (SSOs) التي تم تحديدها في الصور المؤرشفة في هابل. تظهر النجوم الزرقاء الكويكبات المعروفة والمحددة. تعرض الدوائر البرتقالية موقع الكائنات التي لم يجد الفريق أي ارتباط بها مع SSO. يظهر مسير الشمس باللون الأحمر. تتوافق الفراغتان في هذه المؤامرة مع المستوى المجري ، الذي لم يلاحظه HST. 

المزيد والمزيد من الباحثين يستخدمون بيانات أرشيفية كهذه. من الاقتصادي البحث عن الصور الموجودة بحثًا عن اكتشافات جديدة ، وهذا يؤتي ثماره.

"يعد استخدام البيانات الأرشيفية الناتجة عن حملات التصوير التي تقع أهدافها العلمية الأساسية خارج النظام الشمسي ممارسة شائعة في علم الكويكبات. وقد استخدمت عدة مجموعات أرشيفات صور مختلفة للعثور على عمليات SSO وتمييزها."

على سبيل المثال ،  في عام 2019 ،  استخدم الباحثون الصور الأرشيفية من استطلاعات الكواكب الخارجية لتحديد أكثر من 1800 كويكب ، مع 182 اكتشافًا جديدًا محتملاً.

يريد علماء الفلك فهمًا كاملاً لتعداد الكويكبات في النظام الشمسي لأنه يساعد في توضيح تاريخ النظام الشمسي.

يوضح المؤلفون: "إن الوصف التفصيلي للأجسام الصغيرة في النظام الشمسي يضع قيودًا على سيناريوهات تكوين النظام الشمسي المختلفة ، والتي تقدم تنبؤات ملموسة حول حجم وتوزيع المدارات للأجسام كدالة للوقت". "على وجه الخصوص ، كل من هجرات الكواكب العملاقة وشلالات الاصطدام لها تأثيرات على حجم الكويكبات والتوزيعات المدارية التي يمكن اكتشافها من خلال مسوحات رصدية مقصودة بشكل خاص."

لكن الاستطلاعات الموجهة بشكل خاص باهظة الثمن وتستغرق وقتًا طويلاً. تواجه مراقبة المقترحات أيضًا منافسة شديدة من الباحثين الآخرين مع بؤر أخرى.

كتب المؤلفون: "قررنا بدلاً من ذلك إنتاج مثل هذا المسح من مجموعة بيانات أرشيفية كبيرة".

ألمح كروك إلى أشياء في البيانات غير الكويكبات. "ولكن كانت هناك اكتشافات مصادفة أخرى في الصور الأرشيفية أيضًا ، والتي نتابعها حاليًا."

وقال أيضًا إن نهجهم غير قواعد اللعبة ، وأنهم يعتزمون استخدامه مرة أخرى.

"إن استخدام مثل هذا المزيج من الذكاء البشري والاصطناعي للبحث عن كميات هائلة من البيانات هو عامل تغيير كبير في اللعبة ، وسنستخدم هذه التقنيات أيضًا في عمليات المسح القادمة الأخرى ، مثل تلسكوب إقليدس."

وبقدر ما يتعلق بـ "... اكتشافات صدفة أخرى ..." في الصور ، رفض كروك مشاركة ما يمكن أن تكون عليه تلك الاكتشافات الأخرى. وقال لـ Universe Today إن النتائج "... لا تتعلق بالكويكبات غير العادية ولكن بالنتائج الأخرى في البيانات. سنقوم بالإبلاغ عنها في منشورات وإعلانات المتابعة قريبًا ، لذا ترقبوا!"

نحن بالتأكيد سنفعل.