Nie ma aż tak wielu małych obiektów NEO jak wcześniej myśleliśmy

Obserwacje przeprowadzone za pomocą Teleskopu Blanco (po lewej) pozwoliły na określenie liczby obiektów o rozmiarach domu na orbitach zbliżających się do Ziemi. Obiekty w tym zakresie rozmiarów odpowiedzialne są za zjawiska bolidu takie jak ten w Czelabińsku (po prawej). Źródło: po lewej – T. Abbott & NOAO/AURA/NSF; po prawej – A. Alishevskikh

W 2013 roku niewielki meteoroid rozmiarów domu, przeleciał przez atmosferę Ziemi eksplodując nad rosyjskim miastem Czelabińsk. Eksplozja zniszczyła okna w budynkach, a ponad 1000 osób potrzebowało pomocy medycznej w związku z ranami odniesionymi wskutek kontaktu z odłamkami rozbitych szyb.  Jak wiele podobnych obiektów znajduje się na orbitach zbliżających się do Ziemi? Najnowsze badania prowadzone za pomocą Dark Energy Camera (DECam) zainstalowaną na teleskopie Blanco w Obserwatorium Cerro Tololo pozwoliły naukowcom odpowiedzieć na to pytanie. Wyniki wnoszą wiele w naszą wiedzę o naturze i pochodzeniu małych meteoroidów.

Obiekty zbliżające się do Ziemi (NEO, ang. Near Earth Objects) to planetoidy lub komety, których orbity sprawiają, że zbliżają się do orbity Ziemi. Ich zbliżenia sprawiają, że stanowią one potencjalne ryzyko zderzenia z Ziemią, które prowadziłoby do zniszczeń na jej powierzchni.

Choć bardzo duże (ok. 10 kilometrów) obiekty mogą doprowadzić do masowego wymierania podobnego do tego, które doprowadziło do wyginięcia dinozaurów, to dużo mniejsze obiekty także mogą narobić sporo zamieszania. Meteoroid, który eksplodował w Czelabińsku wyzwolił silną falę uderzeniową, która niszczyła budynki i przewracała ludzi. Stosunkowo niewielki obiekt, o średnicy „zaledwie” 17 metrów, porównywalny rozmiarami z 5-piętrowym budynkiem, eksplodując wyzwolił dziesięciokrotnie więcej energii niż bomba atomowa zrzucona na Hiroszimę.

Przegląd NEO przeprowadzony za pomocą DECam na 4-metrowym teleskopie Blanco w Cerro Tololo pozwolił na oszacowanie liczby podobnych obiektów na orbitach bliskich Ziemi. Lori Allen, dyrektorka Kitt Peak National Observatory i główny badacz tego programu tłumaczy „Obiektów NEO o rozmiarach większych niż 10 metrów jest ok. 3,5 milionów – to populacja dziesięciokrotnie mniejsza od wskazywanej przez poprzednie badania. Około 90% takich obiektów NEO zawiera się w przedziale rozmiarów 10-20 metrów”.

Wyniki badań, które zostaną opublikowane w periodyku Astronomical Journal, stanowią pierwszą próbę wywnioskowania z pojedynczego zestawu obserwacji, bez zewnętrznych założeń modelu, rozkładu rozmiarów obiektów NEO w zakresie od 1 kilometra do 10 metrów.

Choć zaskakujące wyniki nie zmieniają zagrożenia zderzenia z podobnymi obiektami NEO, które szacuje się na podstawie obserwowanej częstotliwości zjawisk bolidu o rozmiarach podobnych do bolidu z Czelabińska, to jednak wiele nowego nam mówią o naturze i pochodzeniu małych NEO.

David Trilling (Northern Arizona University), pierwszy autor badania, tłumaczy w jaki sposób przegląd pogodził zaskakująco małą liczbę obiektów NEO o rozmiarach 10-20 metrów z obserwowaną częstotliwością zjawisk podobnych do tego z Czelabińska. „Jeżeli obiekty NEO o rozmiarach domu odpowiedzialne są za zjawiska podobne do tych z czelabińska, nasze wyniki zdają się wskazywać, że średnie prawdopodobieństwo zderzenia z takim obiektem w rzeczywistości jest dziesięć razy większe niż średnie zjawisko zderzenia z dużym obiektem NEO. To może brzmieć dziwnie, ale może nam też dużo mówić o dynamicznej historii NEO”.

Trilling wskazuje, że rozkład orbit dużych i małych NEO różnią się od siebie. Małe NEO skoncentrowane są w pasach odłamków kolizyjnych, które mają większe prawdopodobieństwo zderzenia z Ziemią. Pasy odłamków mogą powstawać gdy większe NEO ulegają fragmentacji w gąszcz mniejszych głazów. Przetestowanie tej hipotezy to interesujący problem na przyszłość.

Oszacowanie skuteczności wykrywania obiektów w tym badaniu było jednym z kluczowych zadań. Frank Valdes (NOAO) odpowiedzialny za system redukcji i analizy danych w tym projekcie zauważa „Najprostszym sposobem mierzenia skuteczności obserwacji jest wprowadzenie syntetycznych NEO do danych i następne wykrycie obiektów fałszywych w ten sam sposób co prawdziwych”.

Dobrze dobrany do badania małych, ciemnych obiektów NEO, czterometrowych teleskop Blanco wyposażony w szerokokątną kamerę DECam także przyczyniły się do skuteczności badań. Opisując szerokie zastosowania DECam, Allen zaznaczył „DECam może zrewolucjonizować wiele dziedzin astronomii, od badania ciemnej materii i ciemnej energii, do poszukiwania odległych obiektów Układu Słonecznego do badania naszego bliskiego otoczenia Ziemi”.

Źródło: NRAO