Conceito de arte do cinturão de asteróides
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Astrônomos e cientistas cidadãos descobriram mais de 1.000 asteróides até então desconhecidos usando imagens de arquivo do Hubble, oferecendo novos insights sobre a evolução do cinturão de asteróides e apoiando teorias de fragmentação colisional. Crédito: SciTechDaily.com

A exposição ao céu profundo produz evidências reveladoras de um asteróide se movendo através do fundo celestial

Há mais de 4 mil milhões de anos, os oito principais planetas em torno do nosso Sol formaram-se pela remoção de detritos de um vasto disco de poeira e gás que rodeia o Sol. Isto é comum ao processo de nascimento do planeta, e o telescópio espacial Hubble foi o primeiro a observar opticamente discos semelhantes em torno de estrelas recém-nascidas, proporcionando uma visão dos anos de formação do Sistema Solar. Agora, 4 mil milhões de anos depois, o estaleiro de construção do planeta ainda está cheio de restos de detritos.

A maior parte deste antigo entulho espacial, chamado asteróides, pode ser encontrada entre as órbitas de Marte e Júpiter dentro do cinturão principal de asteroides. O censo da população de asteróides está em andamento. As capacidades únicas do Hubble permitem que ele seja usado como um “caçador de asteróides” para esta tarefa. Os asteróides aparecem como trilhas curvas nas imagens do Hubble. As trilhas são devidas à paralaxe porque o Hubble não está estacionário, mas orbitando a Terra. Isto dá a ilusão de que os asteróides fracos estão nadando ao longo de trajetórias curvas.

Os arquivos do Hubble, abrangendo muitos anos, estão repletos de imagens que capturam asteróides rebeldes caminhando ao longo de suas órbitas. Eles não eram os alvos pretendidos, mas sim estrelas e galáxias de fundo fotobombadas. Encontrar esses asteróides é uma espécie de jogo de Onde está Waldo. Foi reconhecido que este seria um esforço hercúleo para qualquer grupo de astrónomos, por isso os investigadores confiaram num pequeno exército de cidadãos cientistas voluntários para examinar o conjunto de fotografias do Hubble. O que eles encontraram foi aplicado a aprendizado de máquina para desenterrar ainda mais asteróides. O projeto identificou 1.701 trilhas de asteróides. A maioria dos asteroides são pequenos demais para terem sido detectados anteriormente sem a resolução nítida e a sensibilidade à luz ultravioleta do Hubble.

Photobombs de asteróides rebeldes Instantâneo do Hubble da galáxia UGC 12158
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Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble da galáxia espiral barrada UGC 12158 parece que alguém pegou uma caneta branca nela. Na realidade, é uma combinação de exposições temporais de um asteróide em primeiro plano movendo-se através do campo de visão do Hubble, bombardeando a observação da galáxia. Várias exposições da galáxia foram feitas, o que é evidenciado no padrão tracejado. O asteróide aparece como uma trilha curva devido à paralaxe: porque o Hubble não está estacionário, mas orbitando a Terra, e isso dá a ilusão de que o tênue asteróide está nadando ao longo de uma trajetória curva. O asteróide desconhecido está dentro do cinturão de asteróides do nosso sistema solar e, portanto, está 10 trilhões de vezes mais próximo do Hubble do que a galáxia de fundo. Em vez de ser um incômodo, esse tipo de dados é útil para os astrônomos fazerem um censo da população de asteróides em nosso sistema solar. Crédito: NASA, ESA, Pablo García Martín (UAM); Processamento de imagem: Joseph DePasquale (STScI); Agradecimento: Alex Filippenko (UC Berkeley)

Telescópio espacial Hubble vai caçar pequenos asteróides do cinturão principal

Assim como pedregulhos, rochas e seixos espalhados por uma paisagem, os asteróides vêm em uma ampla variedade de tamanhos. Catalogar asteróides no espaço é complicado porque eles são tênues e não param para serem fotografados enquanto percorrem suas órbitas ao redor do Sol.

Os astrónomos usaram recentemente um conjunto de imagens de arquivo obtidas por NASAdo Telescópio Espacial Hubble para capturar visualmente uma população praticamente invisível de asteróides menores em seu caminho. A caça ao tesouro exigiu a leitura de 37.000 imagens do Hubble abrangendo 19 anos. A recompensa foi encontrar 1.701 rastros de asteroides, sendo 1.031 dos asteroides anteriormente não catalogados. Cerca de 400 desses asteroides não catalogados têm menos de 1 quilômetro de tamanho.

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Distribuição de tamanho para asteróides desconhecidos na pesquisa Hubble Asteroid Hunter
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Este gráfico é baseado em dados de arquivo do Telescópio Espacial Hubble que foram usados ​​para identificar uma população praticamente invisível de asteroides muito pequenos em seu caminho. Os asteróides não eram os alvos pretendidos, mas sim estrelas e galáxias de fundo fotobombadas em imagens do Hubble. A abrangente caça ao tesouro exigiu a leitura de 37.000 imagens do Hubble abrangendo 19 anos. Isto foi conseguido através da utilização de voluntários da “ciência cidadã” e algoritmos de inteligência artificial. A recompensa foi encontrar 1.701 rastros de asteroides anteriormente não detectados. Crédito: Pablo García Martín (UAM), Elizabeth Wheatley (STScI)

Ciência Cidadã e Aprendizado de Máquina em Astronomia

Voluntários de todo o mundo, conhecidos como “cientistas cidadãos”, contribuíram para a identificação desta recompensa de asteróides. Cientistas profissionais combinaram os esforços dos voluntários com algoritmos de aprendizado de máquina para identificar os asteróides. Representa uma nova abordagem para encontrar asteróides em arquivos astronómicos que abrangem décadas, que pode ser eficazmente aplicada a outros conjuntos de dados, dizem os investigadores.

“Estamos nos aprofundando na observação da menor população de asteroides do cinturão principal. Ficamos surpresos ao ver um número tão grande de objetos candidatos”, disse o autor principal Pablo García Martín, da Universidade Autônoma de Madrid, Espanha. “Havia algum indício da existência desta população, mas agora estamos a confirmá-la com uma amostra aleatória da população de asteróides obtida usando todo o arquivo do Hubble. Isto é importante para fornecer insights sobre os modelos evolutivos do nosso sistema solar.”

Insights sobre a evolução dos asteróides

A grande amostra aleatória oferece novos insights sobre a formação e evolução do cinturão de asteroides. Encontrar muitos asteróides pequenos favorece a ideia de que são fragmentos de asteróides maiores que colidiram e se quebraram, como cerâmica quebrada. Este é um processo de destruição que se estende por bilhões de anos.

Uma teoria alternativa para a existência de fragmentos menores é que eles se formaram dessa forma há bilhões de anos. Mas não existe nenhum mecanismo concebível que os impeça de crescer como uma bola de neve até tamanhos maiores à medida que aglomeram poeira do disco circunstelar de formação planetária em torno do nosso Sol. “As colisões teriam uma certa assinatura que poderíamos usar para testar a atual população da cintura principal”, disse o co-autor Bruno Merín do Centro Europeu de Astronomia Espacial, em Madrid, Espanha.

Asteróide passa na frente de UGC 12158 (imagem da bússola)
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Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble da galáxia espiral barrada UGC 12158 parece que alguém pegou uma caneta branca nela. Na realidade, é uma combinação de exposições temporais de um asteróide em primeiro plano movendo-se através do campo de visão do Hubble, bombardeando a observação da galáxia. Várias exposições da galáxia foram feitas, o que é evidenciado no padrão tracejado.
O asteroide aparece como uma trilha curva devido à paralaxe: o Hubble não está estacionário, mas orbitando a Terra, e isso dá a ilusão de que o tênue asteroide está nadando ao longo de uma trajetória curva. O asteróide desconhecido está dentro do cinturão de asteróides do nosso sistema solar e, portanto, está 10 trilhões de vezes mais próximo do Hubble do que a galáxia de fundo.
Em vez de ser um incômodo, esse tipo de dados é útil para os astrônomos fazerem um censo da população de asteróides em nosso sistema solar. Crédito: NASA, ESA, Pablo García Martín (UAM)

Astrônomos amadores ensinam IA a encontrar asteróides

Devido à rápida órbita do Hubble em torno da Terra, ele pode capturar asteróides errantes através de seus rastros reveladores nas exposições do Hubble. Visto de um telescópio baseado na Terra, um asteróide deixa uma faixa na imagem. Os asteroides “fotobombam” as exposições do Hubble, aparecendo como trilhas curvas e inconfundíveis nas fotografias do Hubble.

À medida que o Hubble se move ao redor da Terra, ele muda seu ponto de vista enquanto observa um asteróide, que também se move ao longo de sua própria órbita. Conhecendo a posição do Hubble durante a observação e medindo a curvatura das faixas, os cientistas podem determinar as distâncias aos asteróides e estimar a forma das suas órbitas.

Os asteróides capturados residem principalmente no cinturão principal, que fica entre as órbitas de Marte e Júpiter. Seu brilho é medido pelas câmeras sensíveis do Hubble. E comparar o brilho com a distância permite uma estimativa do tamanho. Os asteroides mais fracos na pesquisa têm aproximadamente um quadragésimo milionésimo do brilho da estrela mais fraca que pode ser vista pelo olho humano.

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“As posições dos asteroides mudam com o tempo e, portanto, não é possível encontrá-los apenas inserindo as coordenadas, porque em momentos diferentes eles podem não estar lá”, disse Merín. “Como astrónomos, não temos tempo para examinar todas as imagens de asteróides. Então tivemos a ideia de colaborar com mais de 10.000 voluntários da ciência cidadã para examinar os enormes arquivos do Hubble.”

Ciência Cidadã e Pesquisa Futura

Em 2019, um grupo internacional de astrónomos lançou o Hubble Asteroid Hunter, um projeto de ciência cidadã para identificar asteróides em dados de arquivo do Hubble. A iniciativa foi desenvolvida por investigadores e engenheiros do Centro Europeu de Ciência e Tecnologia (ESTEC) e do centro de dados científicos do Centro Europeu de Astronomia Espacial (ESDC), em colaboração com a plataforma Zooniverse, a maior e mais popular plataforma de ciência cidadã do mundo, e Google.

Um total de 11.482 voluntários da ciência cidadã, que forneceram quase 2 milhões de identificações, receberam então um conjunto de treinamento para um algoritmo automatizado para identificar asteróides com base em inteligência artificial. Esta abordagem pioneira pode ser eficazmente aplicada a outros conjuntos de dados.

Em seguida, o projeto irá explorar as faixas de asteróides até então desconhecidos para caracterizar as suas órbitas e estudar as suas propriedades, como os períodos de rotação. Como a maioria destas faixas de asteroides foram capturadas pelo Hubble há muitos anos, não é possível acompanhá-las agora para determinar as suas órbitas.

As descobertas são publicadas na revista Astronomia e Astrofísica.

Referência: “Hubble Asteroid Hunter – III. Propriedades físicas de asteróides recém-descobertos” por Pablo García-Martín, Sandor Kruk, Marcel Popescu, Bruno Merín, Karl R. Stapelfeldt, Robin W. Evans, Benoit Carry e Ross Thomson, 15 de março de 2024, Astronomia e Astrofísica.
DOI: 10.1051/0004-6361/202346771

Para saber como você pode participar de projetos de ciência cidadã relacionados à NASA, visite https://science.nasa.gov/citizen-science/. A participação está aberta a todos ao redor do mundo, não se limitando a cidadãos ou residentes dos EUA.

O Telescópio Espacial Hubble está em operação há mais de três décadas e continua a fazer descobertas inovadoras que moldam a nossa compreensão fundamental do universo. Hubble é um projeto de cooperação internacional entre NASA e ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, gerencia o telescópio e as operações da missão. A Lockheed Martin Space, com sede em Denver, Colorado, também apoia operações missionárias em Goddard. O Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, que é operado pela Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia, conduz operações científicas do Hubble para a NASA.



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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.