天文学家在旧哈勃太空望远镜数据中发现小行星宝库

By Chelsea Gohd 

2022/5/10

Science & Astronomy

一幅2005年12月5日哈勃望远镜拍摄的主带小行星2001 SE101在蟹状星云前方经过的照片。   (Image credit: © NASA/ESA HST, Image processing: Melina Thévenot)

天文学家已经揭示了隐藏在由美国宇航局最古老的太空望远镜收集的数据中的近1500颗新小行星的踪迹。

在一项新的研究中，天文学家和一组业余科学家已经一起工作来梳理来自哈勃太空望远镜的档案数据。该项目始于2019年国际小行星日，当时一组天文学家为众包科学在热门平台动物园宇宙（Zooniverse）上启动了 “哈勃小行星猎人”项目。该项目的目的是在哈勃望远镜的旧数据中识别小行星，在其他研究中可能已经刚好被过滤掉为噪声的信号。

研究负责人德国马克斯普朗克外星物理研究所的研究员三朵尔克鲁克在一份声明中说，“一个天文学家的垃圾能是另一个天文学家的宝藏，在天文学档案中的数据量呈指数级增长，而我们要利用这些惊人的数据”。

该团队使用了由哈勃望远镜的ACS和WFC3相机在2002年4月30日至2021年3月14日期间捕获的观测。在这些数据中，小行星猎人梳理了超过37000张合成图像。

因为这些仪器的典型观测时间为30分钟，研究小组知道移动的小行星将在图像中以条纹出现。但对自动化计算机系统来检测这样的条纹能是诡计的，使团队的努力成为独特有价值的。

克鲁克说，“由于哈勃本身的轨道和运动，这些条纹在图像中出现弯曲的，这使得小行星轨迹分类困难的------ 或者更确切地说，很难来告诉一台计算机怎样自动的检测它们，因此，我们需要志愿者来做一个初始分类，然后我们用它来训练一种机器学习算法”。

对该项目，11482名公民科学志愿者为条纹仔细观察了这数千张图像。按照声明，通过他们的努力，他们在哈勃望远镜提供的约1%的图像中做出了1488次小行星的初步识别。用来自公民科学家的分类，领导这项研究的天文学家训练了一种自动化的机器学习算法来在可能已经错过的数据中搜索另外的小行星轨迹。该算法为该批次添加了大约900个检测，现在总共有2487颗可能的小行星。

这个总数后来被克鲁克和来自马德里自治大学的天文学家帕布罗噶尔夏马丁和罗马尼亚科学院天文研究所的马瑟尔泡珀斯库削减下来。这三位科学家进一步检查了这些图像，探测踪迹并排除可能已经制造它们的宇宙射线或其他非小行星天体。这缩小了有小行星的图像数量，最终造成1701个小行星轨迹来自1316张哈勃图像。

大约三分之一的已确认轨迹被进一步识别为被列在太阳系天体小行星中心数据库的已知小行星中。按照声明，三分之二的踪迹仍未被识别，尽管甚至已识别的小行星将需要进一步观察。

声明写道，到目前为止，研究人员确实知道已识别的小行星“是系统上更暗淡，因此可能比从地面检测到的典型小行星更小，就像在所谓的主带中的已知小行星一样在天上有一个相似的速度和分布”。

该团队旨在通过使用小行星轨迹的形状来跟进这项新研究，以试图确定太空岩石距离地球多远并获取有关它们的轨道的信息。

克鲁克说，“小行星是来自我们太阳系形成的残余物，这意味着我们能更多地了解当我们的行星诞生时的条件，使用这种人类和人工智能的组合来搜索大量数据是一个巨大的游戏规则改变者，我们还将把这些技术用于其他即将到来的调查，例如用EUCLID望远镜的”。

如果一切顺利将于明年发射的EUCLID望远镜是一个欧洲天文台，旨在来调查宇宙中的暗物质和暗能量。然而，按照声明，科学家估计它还将在太阳系中发现150000个天体。