Đó là một quy ước thiên văn nổi tiếng rằng Trái đất chỉ có một vệ tinh tự nhiên, được biết đến (hơi không sáng tạo) là Đá mặt trăng. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học đã biết được hơn một thập kỷ rằng Trái đất cũng có một quần thể được gọi là Moons thoáng qua. Đây là một tập hợp con của các vật thể gần Trái đất (NEO) tạm thời bị hấp dẫn bởi lực hấp dẫn của Trái đất và giả định quỹ đạo quanh hành tinh của chúng ta.
Theo một nghiên cứu mới của nhóm các nhà thiên văn học Hoàn thành và Mỹ, những quỹ đạo bị bắt tạm thời (TCO) này có thể được nghiên cứu bằng Kính viễn vọng Khảo sát khái quát lớn (LSST) ở Chile - dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2020. Bằng cách kiểm tra các vật thể này với kính viễn vọng thế hệ tiếp theo, các tác giả của nghiên cứu cho rằng chúng ta sẽ học được rất nhiều về NEO và thậm chí bắt đầu thực hiện các nhiệm vụ cho họ.
Nghiên cứu, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Icarus, được dẫn dắt bởi Grigori Fedorets - một sinh viên tiến sĩ từ khoa vật lý của Đại học Helsinki. Ông được tham gia bởi các nhà vật lý từ Đại học Công nghệ Luleå, Đại học Washington, Viện Nghiên cứu chuyên sâu về Vật lý học và Vật lý học vũ trụ (DIRAC) và Đại học Hawaii.
Khái niệm về TCO lần đầu tiên được đưa ra vào năm 2006 sau khi phát hiện và mô tả đặc điểm của RH120, một vật thể có đường kính từ 2 đến 3 mét (6,5 đến 10 ft) thường quay quanh Mặt trời. Cứ sau hai mươi năm, nó lại tiếp cận gần với hệ Mặt trăng-Trái đất và tạm thời bị lực hấp dẫn của Trái đất bắt giữ.
Các quan sát sau đó về NEO - như tiểu hành tinh 1991 VG và thiên thạch EN130114 - đã tăng thêm trọng lượng cho lý thuyết này và cho phép các nhà thiên văn học đặt ra các hạn chế đối với quần thể TCO. Điều này dẫn đến kết luận rằng các vệ tinh bị bắt tạm thời có hai quần thể. Một mặt, có các TCO, tạo ra tương đương với ít nhất một cuộc cách mạng trên Trái đất trong khi bị bắt.
Thứ hai, có những con ruồi bị bắt tạm thời (TCF), tạo ra tương đương với ít hơn một cuộc cách mạng trong khi bị bắt. Theo Fedorets và các đồng nghiệp của ông, những vật thể này là mục tiêu hấp dẫn để nghiên cứu và gặp gỡ tàu vũ trụ - dưới dạng nhiệm vụ cỡ CubeSat hoặc tàu vũ trụ lớn hơn có thể thực hiện các nhiệm vụ hoàn trả mẫu.
Để bắt đầu, nghiên cứu về các vật thể này sẽ cho phép các nhà thiên văn học hạn chế kích thước và tần số của các NEO có kích thước từ 1/10 mét đến đường kính 10 mét, không được hiểu rõ. Thông thường, những vật thể này quá nhỏ và quá mờ để hầu hết các kính viễn vọng và kỹ thuật quan sát hiệu quả.
Theo dõi và nghiên cứu lớp NEO đặc biệt này là nơi LSST phát huy tác dụng. Do độ phân giải và độ nhạy cao, LSST dự kiến sẽ trở thành một trong những phương tiện chính để phát hiện NEO và các vật thể nguy hiểm tiềm tàng rất khó phát hiện. Như Fedorets đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Tại [E] ven cho LSST, phần lớn các mặt trăng thoáng qua sẽ quá mờ nhạt để khám phá. Tuy nhiên, đây sẽ là cuộc khảo sát duy nhất có khả năng khám phá bất kỳ mặt trăng thoáng qua nào trên cơ sở thường xuyên. Các tính năng của LSST đặc biệt phù hợp để phát hiện TCO bao gồm: trường nhìn rộng; giới hạn cường độ V = 24,7, cho phép phát hiện các vật thể mờ; chế độ hoạt động với các quan sát quay lại và theo dõi nhanh chóng cùng một lĩnh vực ban đầu trong cùng một đêm, giúp xác định các vật thể di chuyển nhanh.
Sau khi nó hoạt động, kính viễn vọng LSST sẽ thực hiện một cuộc khảo sát kéo dài 10 năm, sẽ giải quyết một số câu hỏi cấp bách nhất về cấu trúc và sự tiến hóa của Vũ trụ. Chúng bao gồm những bí ẩn về vật chất tối và năng lượng tối và sự hình thành và cấu trúc của Dải Ngân hà. Nó cũng sẽ dành thời gian quan sát cho Hệ mặt trời với hy vọng tìm hiểu thêm về các quần thể hành tinh nhỏ và NEO.
Để xác định có bao nhiêu TCO mà LSST sẽ phát hiện, nhóm đã chạy một loạt mô phỏng. Công trình của họ được xây dựng dựa trên một nghiên cứu trước đây được tiến hành vào năm 2014 bởi Tiến sĩ Bryce Bolin ở Caltech và các đồng nghiệp, nơi họ đã đánh giá các cơ sở thiên văn học hiện tại và thế hệ tiếp theo. Chính nghiên cứu này đã chỉ ra làm thế nào LSST sẽ cực kỳ hiệu quả trong việc phát hiện các mặt trăng thoáng qua.
Đối với nghiên cứu của họ, Fedorets đã xem xét lại công việc của Bolin và tiến hành phân tích riêng của họ. Như ông mô tả nó:
Dân số [A] tổng hợp các mặt trăng thoáng qua đã được chạy qua mô phỏng trỏ LSST. Phân tích ban đầu cho thấy Hệ thống xử lý đối tượng di chuyển của LSST chỉ có thể nhận ra ba đối tượng trong bốn năm (nhịp của ba lần phát hiện trong khoảng thời gian 15 ngày). Đây dường như là một con số nhỏ, vì vậy chúng tôi đã thực hiện phân tích bổ sung. Chúng tôi đã chọn tất cả các quan sát với ít nhất hai quan sát và thực hiện xác định quỹ đạo và liên kết quỹ đạo với các phương pháp thay thế cho MOPS. Điều trị đặc biệt này đã tăng số lượng ứng cử viên mặt trăng thoáng qua có thể quan sát được theo một mức độ lớn.
Cuối cùng, Fedorets và nhóm của ông đã kết luận rằng sử dụng LSST và phần mềm nhận dạng tiểu hành tinh tự động hiện đại - aka. một hệ thống xử lý đối tượng chuyển động (MOPS) - một TCO có thể được phát hiện mỗi năm một lần. Tỷ lệ đó có thể tăng lên một TCO cứ sau hai tháng nếu các công cụ phần mềm bổ sung được phát triển riêng để xác định các TCO có thể bổ sung cho MOPS cơ bản.
Cuối cùng, nghiên cứu về các TCO sẽ có lợi cho các nhà thiên văn học vì một số lý do. Để bắt đầu, tồn tại một khoảng cách giữa nghiên cứu các tiểu hành tinh lớn hơn và các bolide nhỏ hơn - các thiên thạch nhỏ thường xuyên bốc cháy trong bầu khí quyển Trái đất. Những người rơi vào giữa, thường có đường kính từ 1 đến 40 mét (~ 3 đến 130 ft), hiện không bị hạn chế tốt.
Các mặt trăng thoáng qua là một quần thể tốt để hạn chế phạm vi kích thước đó, vì ở các phạm vi kích thước đó, chúng sẽ xuất hiện thường xuyên và được phát hiện với LSST, theo Fedorets. Ngoài ra, các TCO là mục tiêu nổi bật cho các nhiệm vụ [tại chỗ]. Họ đã được chuyển giao hàng miễn phí cho vùng lân cận Trái đất. Do đó, một lượng nhiên liệu tương đối nhỏ là cần thiết để đạt được chúng. Các nhiệm vụ tiềm năng có thể được thiết kế như các nhiệm vụ bay tại chỗ (ví dụ: lớp CubeSat) hoặc là các bước đầu tiên trong việc sử dụng tài nguyên tiểu hành tinh.
Một lợi ích khác của nghiên cứu về các vật thể này là cách chúng sẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về các vật thể nguy hiểm tiềm tàng (PHOs). Thuật ngữ này được sử dụng để mô tả các tiểu hành tinh định kỳ đi qua quỹ đạo Trái đất và có nguy cơ va chạm. Mặc dù chúng có các đặc điểm quan sát tương tự như TCO, chúng có thể được phân biệt dựa trên quỹ đạo của chúng.
Tất nhiên, Fedorets nhấn mạnh rằng trong khi các TCO dành nhiều tháng trên quỹ đạo địa tâm, một nhiệm vụ khả thi để nghiên cứu một trong số chúng sẽ phải đáp ứng nhanh chóng trong tự nhiên. May mắn thay, ESA đang phát triển một nhiệm vụ như vậy dưới dạng Comet Interceptor của họ, sẽ được đưa lên quỹ đạo ngủ đông ổn định và được kích hoạt khi sao chổi hoặc tiểu hành tinh đi vào quỹ đạo Trái đất.
Hiểu rõ hơn về các vệ tinh tạm thời của Earth, các vật thể nguy hiểm tiềm tàng và các tiểu hành tinh gần Trái đất chỉ là một trong nhiều lợi ích dự kiến sẽ đến từ các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo như LSST. Những thiết bị này sẽ không chỉ cho phép chúng ta nhìn xa hơn và rõ ràng hơn (do đó mở rộng kiến thức về Hệ mặt trời và vũ trụ) mà chúng còn có thể giúp chúng ta đảm bảo sự tồn tại lâu dài của chúng ta như một loài.
