Gli astronomi hanno recentemente utilizzato una serie di immagini di archivio scattate dal telescopio spaziale Hubble di NASA/ESA per catturare visivamente una popolazione in gran parte invisibile di asteroidi più piccoli. La caccia al tesoro ha richiesto l'inseguimento di 37.000 immagini di Hubble nell'arco di 19 anni. Il risultato è stato la scoperta di 1.701 tracce di asteroidi, di cui 1.031 non catalogati. Circa 400 di questi asteroidi non catalogati hanno dimensioni inferiori a un chilometro.
Volontari da tutto il mondo conosciuti come "citizen scientist" ("cittadini scienziati") hanno contribuito all'identificazione di questo "bottino" di asteroidi. Scienziati professionisti hanno combinato gli sforzi dei volontari con algoritmi di apprendimento automatico per identificare gli asteroidi. Questo rappresenta un nuovo approccio per trovare asteroidi negli archivi astronomici che abbracciano decenni e potrebbe essere applicato efficacemente ad altri set di dati, affermano i ricercatori.
"Stiamo approfondendo la visione della popolazione più piccola di asteroidi della fascia principale. Siamo rimasti sorpresi nel vedere un numero così elevato di oggetti candidati", ha affermato l'autore principale Pablo García Martín, dell'Università Autonoma di Madrid. "C'era qualche indizio sull'esistenza di questa popolazione, ma ora la stiamo confermando con un campione casuale di popolazione di asteroidi ottenuto utilizzando l'intero archivio di Hubble. Questo è importante per fornire informazioni sui modelli evolutivi del nostro Sistema Solare".
Informazioni sull'evoluzione del Sistema Solare
L'ampio campione casuale offre nuove informazioni sulla formazione e l'evoluzione della fascia degli asteroidi. Trovare molti piccoli asteroidi favorisce l'idea che si tratti di frammenti di asteroidi più grandi che si sono scontrati e si sono frantumati. Si tratta di un processo che dura da miliardi di anni.
Una teoria alternativa sull'esistenza di frammenti più piccoli è che si siano formati in questo modo miliardi di anni fa. Ma non esiste alcun meccanismo concepibile che impedisca loro di raggiungere dimensioni maggiori mentre agglomerano la polvere proveniente dal disco circumstellare di formazione di pianeti attorno al nostro Sole. "Le collisioni avrebbero una certa firma che possiamo usare per testare l'attuale popolazione della fascia principale", ha detto il coautore Bruno Merín del Centro europeo di astronomia spaziale di Madrid.
La "caccia al tesoro" nelle immagini di Hubble
A causa della sua veloce orbita attorno alla Terra, Hubble può catturare asteroidi erranti attraverso le loro tracce rivelatrici nelle esposizioni del telescopio. Visto da un telescopio terrestre, un asteroide lascia una striscia sull'immagine. Gli asteroidi appaiono nelle esposizioni di Hubble come inconfondibili scie curve nelle sue fotografie. Mentre Hubble si muove intorno alla Terra, cambia il suo punto di vista mentre osserva un asteroide, che si muove anch'esso lungo la propria orbita. Conoscendo la posizione di Hubble durante l'osservazione e misurando la curvatura delle strisce, gli scienziati possono determinare le distanze degli asteroidi e stimare la forma delle loro orbite.
Gli asteroidi catturati risiedono principalmente nella fascia principale, che si trova tra le orbite di Marte e Giove. La loro luminosità viene misurata dalle sensibili telecamere di Hubble e il confronto tra luminosità e distanza consente una stima delle dimensioni. Gli asteroidi più deboli presi in esame sono circa un quarantamilionesimo della luminosità della stella più debole che può essere vista dall'occhio umano.
"Le posizioni degli asteroidi cambiano con il tempo, e quindi non è possibile trovarli semplicemente inserendo le coordinate, perché in momenti diversi potrebbero non essere lì", ha detto Merín. "Come astronomi non abbiamo tempo per esaminare tutte le immagini degli asteroidi. Così abbiamo avuto l'idea di collaborare con più di 10.000 volontari di citizien science per esaminare gli enormi archivi di Hubble".
Nel 2019, un gruppo internazionale di astronomi ha lanciato Hubble Asteroid Hunter, un progetto di citizen science per identificare gli asteroidi nei dati di archivio di Hubble. L'iniziativa è stata sviluppata da ricercatori e ingegneri del Centro europeo di scienza e tecnologia (ESTEC) e del Centro dati scientifici del Centro europeo di astronomia spaziale (ESDC), in collaborazione con Google e Zooniverse, la piattaforma di citizen science più grande e popolare al mondo.
Un totale di 11.482 volontari di citizen science, che hanno fornito quasi due milioni di identificazioni, hanno poi ricevuto un set di formazione per un algoritmo automatizzato per identificare gli asteroidi basato sull'intelligenza artificiale. Questo approccio pionieristico può essere applicato efficacemente ad altri set di dati.
Il progetto esplorerà poi le strisce di asteroidi precedentemente sconosciuti per caratterizzare le loro orbite e studiarne le proprietà, come i periodi di rotazione. Poiché la maggior parte di queste serie di asteroidi sono state catturate da Hubble molti anni fa, non è possibile seguirle ora per determinare le loro orbite.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy and Astrophysics.