È una nota convenzione astronomica che la Terra ha un solo satellite naturale, che è noto (in qualche modo in modo non creativo) come "la Luna". Tuttavia, gli astronomi sanno da poco più di un decennio che la Terra ha anche una popolazione di quelle che sono conosciute come "Lune transitorie". Questi sono un sottoinsieme di Near-Earth Objects (NEO) che vengono temporaneamente raccolti dalla gravità terrestre e assumono orbite attorno al nostro pianeta.
Secondo un nuovo studio condotto da un team di Finish e astronomi americani, questi orbiter catturati temporaneamente (TCO) potrebbero essere studiati con il Large Synoptic Survey Telescope (LSST) in Cile - che dovrebbe diventare operativo entro il 2020. Esaminando questi oggetti con il telescopio di prossima generazione, gli autori dello studio sostengono che siamo in grado di imparare molto sui NEO e persino iniziare a condurre missioni su di loro.
Lo studio, che è apparso di recente sulla rivista Icaro, era guidato da Grigori Fedorets, uno studente di dottorato del dipartimento di fisica dell'Università di Helsinki. A lui si unirono i fisici della Luleå University of Technology, il Data Intensive Research in Astrophysics and Cosmology (DIRAC) e la University of Hawaii.
Il concetto di TCO è stato postulato per la prima volta nel 2006 in seguito alla scoperta e alla caratterizzazione di RH120, un oggetto di diametro compreso tra 2 e 3 metri (6.5 e 10 piedi) che orbita normalmente attorno al Sole. Ogni venti anni circa si avvicina al sistema Terra-Luna e viene temporaneamente catturato dalla gravità terrestre.
Le successive osservazioni dei NEO - come l'asteroide 1991 VG e la meteora EN130114 - hanno aggiunto ulteriore peso a questa teoria e hanno permesso agli astronomi di porre vincoli sulle popolazioni di TCO. Ciò ha portato alla conclusione che i satelliti catturati temporaneamente arrivano in due popolazioni. Da un lato, ci sono TCO, che fanno l'equivalente di almeno una rivoluzione intorno alla Terra mentre vengono catturati.
In secondo luogo, ci sono flybys (TCF) temporaneamente catturati, che fanno l'equivalente di meno di un giro mentre vengono catturati. Secondo Fedorets e i suoi colleghi, questi oggetti sono un obiettivo attraente per la ricerca e l'appuntamento con veicoli spaziali - sia sotto forma di missioni di dimensioni CubeSat o veicoli spaziali più grandi che potrebbero condurre missioni di ritorno del campione.
Per cominciare, lo studio di questi oggetti consentirebbe agli astronomi di limitare le dimensioni e la frequenza dei NEO che variano in dimensioni da 1/10 di metro a 10 metri di diametro, che non sono ben comprese. In genere, questi oggetti sono troppo piccoli e deboli per essere osservati efficacemente dalla maggior parte dei telescopi e delle tecniche.
Il monitoraggio e lo studio di questa classe speciale di NEO è il punto in cui l'LSST entra in gioco. A causa della sua alta risoluzione e sensibilità, l'LSST dovrebbe diventare una delle strutture principali per la scoperta di NEO e oggetti potenzialmente pericolosi che altrimenti sarebbero molto difficili da rilevare. Come Fedorets ha detto a Space Magazine via e-mail:
“[E] ven per LSST, la stragrande maggioranza delle lune transitorie sarà troppo debole per essere scoperta. Tuttavia, sarà l'unico sondaggio in grado di scoprire regolarmente eventuali lune transitorie ... Le caratteristiche dell'LSST particolarmente adatte al rilevamento del TCO comprendono: un ampio campo visivo; magnitudine limite V = 24.7, che consente il rilevamento di oggetti deboli; modalità operativa con osservazioni back-to-back e rapido follow-up dello stesso campo inizialmente nella stessa notte, aiutando a identificare oggetti trainati in rapido movimento. "
Una volta installato e funzionante, il telescopio LSST condurrà un sondaggio di 10 anni che affronterà alcune delle domande più urgenti sulla struttura e l'evoluzione dell'Universo. Questi includono i misteri della materia oscura e dell'energia oscura e la formazione e la struttura della Via Lattea. Dedicherà anche il tempo di osservazione al sistema solare nella speranza di saperne di più sulle popolazioni dei pianeti minori e sui NEO.
Per determinare quanti TCO rileverà l'LSST, il team ha eseguito una serie di simulazioni. Il loro lavoro si basa su uno studio precedente condotto nel 2014 dal Dr. Bryce Bolin di Caltech e colleghi, in cui hanno valutato le strutture astronomiche attuali e di prossima generazione. È stato questo studio a indicare come l'LSST sarebbe estremamente efficace nel rilevare lune transitorie.
Per il loro studio, Fedorets ha riconsiderato il lavoro di Bolin e condotto le proprie analisi. Come lo descrisse:
“[A] popolazione sintetica di lune transitorie è stata sottoposta alla simulazione di puntamento LSST. L'analisi iniziale ha mostrato che il Moving Processing Processing System di LSST è in grado di riconoscere solo tre oggetti in quattro anni (cadenza di tre rilevamenti su un periodo di 15 giorni). Sembrava un piccolo numero, quindi abbiamo eseguito ulteriori analisi. Abbiamo selezionato tutte le osservazioni con almeno due osservazioni ed eseguito la determinazione dell'orbita e il collegamento orbitale con metodi alternativi al MOPS. Questo trattamento speciale ha aumentato di un ordine di grandezza il numero di candidati alla luna transitori osservabili. ”
Alla fine, Fedorets e il suo team hanno concluso che utilizzando l'LSST e il moderno software di identificazione automatica degli asteroidi - aka. un sistema di elaborazione di oggetti in movimento (MOPS): un TCO potrebbe essere scoperto una volta all'anno. Tale tasso potrebbe essere aumentato a un TCO ogni due mesi se vengono sviluppati strumenti software aggiuntivi specificamente per l'identificazione di TCO che potrebbero integrare un MOPS di base.
In definitiva, lo studio dei TCO sarà vantaggioso per gli astronomi per una serie di ragioni. Per cominciare, esiste un divario tra lo studio di asteroidi più grandi e bolidi più piccoli - piccole meteore che bruciano regolarmente nell'atmosfera terrestre. Quelli che cadono in mezzo, che in genere misurano tra 1 e 40 metri (~ 3 a 130 piedi) di diametro, attualmente non sono ben vincolati.
"Le lune transitorie sono una buona popolazione per limitare tale intervallo di dimensioni, poiché a tali intervalli di dimensioni dovrebbero apparire regolarmente e essere rilevati con LSST", afferma Fedorets. “Inoltre, i TCO sono obiettivi eccezionali per le missioni [in situ]. Sono stati consegnati "gratuitamente" nelle vicinanze della Terra. Pertanto, per raggiungerli è necessaria una quantità relativamente piccola di carburante. Le potenziali missioni potrebbero essere progettate come missioni flyby in situ (ad esempio di classe CubeSat) o come primi passi nell'utilizzo delle risorse di asteroidi. "
Un altro vantaggio dello studio di questi oggetti è il modo in cui aiuteranno gli astronomi a comprendere meglio gli oggetti potenzialmente pericolosi (PHO). Questo termine è usato per descrivere gli asteroidi che attraversano periodicamente l'orbita terrestre e comportano un rischio di collisione. Sebbene abbiano caratteristiche osservative simili ai TCO, possono essere individuati solo sulla base delle loro orbite.
Naturalmente, Fedorets ha sottolineato che mentre i TCO trascorrono mesi in orbite geocentriche, una possibile missione per studiarne una dovrebbe avere una risposta rapida in natura. Fortunatamente, l'ESA sta sviluppando una tale missione nella forma del loro "Intercettore di comete", che sarà lanciato su un'orbita stabile in letargo e attivato una volta che una cometa o un asteroide entrerà nell'orbita terrestre.
Una maggiore comprensione dei satelliti temporanei della Terra, degli oggetti potenzialmente pericolosi e degli asteroidi vicino alla Terra è solo uno dei molti vantaggi che ci si aspetta provengano dai telescopi di prossima generazione come l'LSST. Questi strumenti non solo ci consentiranno di vedere più lontano e con maggiore chiarezza (ampliando così la nostra conoscenza del nostro Sistema Solare e del cosmo), ma potrebbero anche aiutarci a garantire la nostra sopravvivenza a lungo termine come specie.
