Telescópio Espacial James Webb revela uma população de pequenos asteróides no cinturão de asteróides principal nesta ilustração artistilit. Crédito: Ella Maru/MIT
Com o Telescópio Espacial James Webb e técnicas de processamento atualizadas, os pesquisadores detectaram asteroides com apenas dezenas de metros de diâmetro.
Nos últimos 200 anos, os astrônomos catalogaram mais de um
milhão de asteroides no cinturão principal do sistema solar, com o tamanho de
cerca de um quilômetro de diâmetro. Mas asteróides menores eram indescritíveis
— até recentemente, quando uma equipe de cientistas utilizou dados do
Telescópio Espacial James Webb (JWST) para detectar alguns asteróides
minúsculos tão pequenos quanto 33 pés (10 metros) em — não maiores do que um
ônibus escolar.
Os asteróides decâmetros — que se referem a asteróides com
dezenas de metros de tamanho — originam-se no cinturão principal de asteróides
entre Marte e Júpiter. Como os asteroides menores são mais suscetíveis à luz
solar e aos efeitos térmicos que alteram suas trajetórias, eles são mais
propensos a escapar do cinturão e colidir com a Terra, na ordem de cada poucos
anos. Quando o fazem, podem causar danos significativos. Por exemplo, em
Chelyabinsk, na Rússia, em 2013, um asteróide de aproximadamente 60 pés de
largura (18 metros) explodiu no ar, causando uma onda de choque que feriu
milhares de pessoas e danificou ainda mais edifícios. Ser capaz de detectar
esses objetos em sua origem no cinturão principal pode aumentar muito nossa
capacidade de monitorar possíveis ameaças.
Para detectar esses asteroides, uma equipe liderada pelos
cientistas planetários do MIT Artem Burdanov e Julien de Wit usou dados de
arquivo do JWST e novos algoritmos de processamento. Em um artigo publicado
em Natureza em
9 de dezembro, eles relatam a descoberta de 138 asteróides menores que 328 pés
de diâmetro (100 metros) — o menor já detectado no cinturão de asteróides
principal.
Uma mudança de abordagem
Desde 2016, de Wit e sua equipe usaram o Telescópio Pequeno
Planetesimais e Planetasimais em Trânsito (TRAPPIST) no Chile para aprender
mais sobre a estrela TRAPPIST-1 e os numerosos exoplanetas em seu sistema.
Nesta linha de trabalho, objetos como asteróides são aborrecimentos que os
cientistas filtram, juntamente com o “noise” de gás e poeira entre nós e o
alvo.
“Para a maioria dos astrónomos, os asteróides são vistos
como os vermes do céu, no sentido de que apenas cruzam o seu campo de visão e
afetam os seus dados, disse de Wit em comunicado um
comunicado de imprensa do MIT.
No entanto, de Wit e Burdanov viram uma oportunidade. Em vez
de filtrar os asteróides, eles tentariam encontrá-los usando uma técnica de
processamento de imagem chamada rastreamento sintético. Este método usa muitas
exposições curtas de um campo de visão fixo e as combina enquanto as desloca em
várias direções. Se um objeto fraco estiver se movendo através do campo de
visão na mesma velocidade e direção que a mudança, o empilhamento das imagens
deslocadas pode revelá-lo — como se a câmera tivesse realmente rastreado o
objeto em primeiro lugar.
Como um objeto pode estar em qualquer lugar no campo e se
mover em qualquer direção, ele é muito computacionalmente intensivo para testar
a vasta gama de possíveis mudanças. Para processar todos os dados, a equipe
escreveu um software que utiliza placas gráficas prontas, ou unidades de
processamento gráfico (GPUs). (O software anterior para rastreamento sintético
foi escrito para unidades de processamento central — convencionais e — mais
lentas, ou CPUs.)
A equipe testou a abordagem usando dados infravermelhos de
vários telescópios terrestres, incluindo o projeto Search for habitable Planets
EClipsing ULtra-coOl Stars (SPECULOOS) e o Antarctic Search for Transiting
ExoPlanets (ASTEP). A equipe testou a técnica em telescópios operando em
infravermelho em vez de luz visível porque os asteroides do cinturão principal
são escuros, mas absorvem a radiação do Sol, tornando-os muito mais fáceis de
detectar em comprimentos de onda infravermelhos. A técnica funcionou como prova
de conceito, e a equipe publicou seus resultados em dois papéis em 2023.
Quebrando-o
Para o novo Natureza estudo, a equipe usou
93,5 horas de observações de TRAPPIST-1 de JWST. Como o telescópio não mudou
seu campo de visão durante cada uma de suas sessões de observação, os dados
foram ideais para a técnica de rastreamento sintético.
O total de 138 asteróides decâmetros foi muito maior do que
a equipe esperava. Alguns dos asteróides podem tornar-se objetos próximos da
Terra em algum momento, enquanto um é provável que se torne um Trojan — - um
asteróide que circunda o Sol à frente ou atrás de Júpiter em sua órbita, fora
do cinturão principal.
De acordo com o artigo, os pesquisadores planejam
eventualmente usar observações JWST’ de 15 a 20 estrelas hospedeiras de
exoplanetas para identificar centenas de outros asteroides do cinturão
principal do tamanho de decâmetros.
A equipe diz que o grande número de asteróides decâmetros
que encontraram é um sinal de que eles estão atingindo uma população nunca
antes observada — os asteróides que resultam de asteróides maiores colidindo e
fragmentando. “Este é um espaço totalmente novo e inexplorado em que estamos a
entrar, graças às tecnologias modernas, ” Burdanov disse no lançamento do MIT.
“It’ é um bom exemplo do que podemos fazer como campo quando olhamos para os
dados de forma diferente. Às vezes há uma grande recompensa, e este é um
deles.”
