Araştırmacılar, Rubin Gözlemevi’nin çok sayıda NEO tespiti yapacağını söylüyor

Yaklaşık 10 yıllık bir inşaatın ardından Vera Rubin Gözlemevi’nin (VRO) ilk ışığını Ocak 2025’te görmesi planlanıyor. Çalışmaya başladıktan sonra, birkaç gecede bir tüm görünür gökyüzünü fotoğraflamak için on yıllık bir çaba olan Uzay ve Zaman Miras Araştırması’na (LSST) başlayacak. Karanlık enerji ve karanlık maddeyi inceleyecek, Samanyolu’nu haritalayacak ve geçici astronomik olayları ve Yakın Dünya Nesneleri (NEO’lar) gibi küçük güneş sistemi nesnelerini tespit edecek.

Yeni araştırmalar, LSST’nin gözlemlerin ilk yılında her gece yaklaşık 130 NEO tespit edeceğini gösteriyor.

NEO’lar, genellikle asteroitler olan ve Güneş’in yörüngesinde dönen ve Güneş’e 1,3 astronomik birim mesafede bulunan küçük güneş sistemi gövdeleridir. Bir NEO bir noktada Dünya’nın yörüngesini geçtiğinde, potansiyel olarak tehlikeli bir nesne (PHO) olarak kabul edilir. NASA şu anda NEO’ları katalogluyor ve ilerleme kaydetmiş olsalar da, bulunması gereken çok daha fazlası var.

Yeni bir araştırmaya göre, yaklaşan LSST her gece yaklaşık 130 NEO tespit edecek. Araştırma “Rubin Gözlemevi LSST’nin NEO Takibi Üzerindeki Beklenen Etkisi” ve hala akran incelemesinde ancak mevcut üzerinde arXiv ön baskı sunucusu. Baş yazar, Seattle’daki Washington Üniversitesi’nde DiRAC Enstitüsü ve Astronomi Bölümü’nde doktora öğrencisi olan Tom Wagg’dir.

Yazarlar, “Rubin Gözlemevi Uzay ve Zaman Mirası Araştırması’nın (LSST) Yakın Dünya Nesnesi (NEO) adaylarının keşif oranına katkısını simüle ediyor ve analiz ediyoruz” diye yazıyor. Ayrıca NEO Onay Sayfası (NEOCP) için gönderim oranlarını ve bunun NEO’lar için dünya çapındaki takip gözlem sistemini nasıl etkileyeceğini analiz ettiler.

NEO’larla ilgili sorun, bunların mutlaka NEO olarak kalmamasıdır. Bunların bir alt kümesi -yaklaşık beşte biri- Dünya’ya o kadar yakın geçer ki, küçük bir bozulma bile onları Dünya yörüngesiyle kesişen bir yola gönderebilir. Bunlar potansiyel olarak felaketle sonuçlanabilecek çarpışmaların kaynaklarıdır. Bunların bir diğer alt kümesine Potansiyel Olarak Tehlikeli Asteroitler (PHA’lar) denir ve Dünya atmosferinden geçip gezegenin yüzeyine çarpabilecek kadar büyüklerdir. Bir PHA olarak kabul edilebilmesi için, bir nesnenin çapının yaklaşık 140 metre olması gerekir.

Küçük Gezegen Merkezi NEO’ların bir veritabanını tutar ve sürekli olarak daha fazlası eklenmektedir. Yeni tespitler NEO onay sayfasında (NEOCP) kaydedilir, ancak ilk başta bunlar yalnızca adaydır. Takip gözlemleri, bir adayın yörüngesini ve boyutunu doğru bir şekilde belirlemek için kaynaklar gerektirir.

LSST her gün 130 tane daha NEO tespiti yaparsa, ki bu mevcut tespit oranının sekiz katıdır, araştırma muazzam miktarda takip işi yaratacaktır. Bunları değerlendiren digest2 adlı standart bir bilgisayar algoritmasına göre, NEO’lar yalnızca belirli kriterleri karşılıyorlarsa aday olarak kabul edilir ve bu yalnızca diğer teleskoplarla yapılan takip gözlemleriyle belirlenebilir.

Ancak ufukta çok daha fazla tespit olduğu için sorunlar yaşanabilir.

Yazarlar, “Bu makalenin amacı, Rubin’in NEO takip topluluğu üzerindeki etkisini ölçmek ve bu etkiyi azaltmak için olası stratejileri ele almaktır” diye yazıyor.

LSST’nin bulduğu NEO’ların çoğu “iz bağı” adı verilen bir yöntem kullanılarak bulunacak. Yazarlar, iz bağının “15 gecelik bir süre boyunca gözlemlenen en az üç çift gözlemin (‘iz bağı’) aynı nesneye ait olarak tanımlandığı bir hesaplama tekniği” olduğunu açıklıyor.

Sorun, izcik bağlantısının zaman alabilmesi ve bir maliyeti olmasıdır. Yazarlar, “… nesne, üçüncü izcik görüntülenene kadar ilginç olarak tanımlanmaz – en iyi ihtimalle, ilk gözlemden iki gece sonra veya en kötü ihtimalle, neredeyse iki hafta sonra,” diye yazıyor. Bu, sistemin, onay için gözlemlemek için çok geç olana kadar ilginç veya tehlikeli nesneleri gözden kaçırabileceği anlamına gelir.

Diğer teleskoplarda bunun etrafından dolaşmanın bir yolu vardır. Daha sağlam tespitler oluşturmak ve hemen takip edilebilmesi için izciklerin ardışık birkaç görüntüsünü yakalayabilirler. Ancak, VRO bunu yapamaz çünkü LSST otomatik bir araştırmadır.

Yapabileceği şey, gözlem alanlarının çakışacağı gökyüzünün daha küçük bölümlerinde tesadüfen üç veya daha fazla iz yakalamaktır. Yazarlar, “Bu tür izler hemen tanımlanabilir ve digest2 puan kriterlerini karşıladıkları varsayılarak Küçük Gezegen Merkezi’ne sunulabilir ve NEOCP’ye dahil edilebilir” diye yazıyor. Ölçek nedeniyle, yazarlar bu sürecin otomatikleştirilebileceğini ve insan incelemesi gerektirmeyeceğini söylüyor.

Araştırmacılar, fikirlerini test etmek ve takip gözlem iş yükünü azaltıp azaltamayacağını görmek için LSST tespitlerini simüle ettiler. “LSST’nin daha sonra tek bir gecelik gözlemler verildiğinde bir nesneyi tekrar tespit edip etmeyeceğini tahmin etmek için bir algoritma sunuyoruz (bu nedenle topluluk takibini gereksiz hale getiriyoruz),” diye açıklıyorlar. Takip gözlemleri gerektiren nesne sayısını azaltmada ne kadar etkili olacağını belirlemek istediler.

Yaklaşık 1 milyar gözlemden oluşan LSST’nin yaklaşık 3.600 gününü simüle ederek başladılar.

Verilerinden, izciklere karşılık gelen gözlemleri seçtiler. Tek izcikler bir yörünge belirlemez, ancak bilinen güneş sistemi yörüngeleriyle karşılaştırıldığında olası yörüngeleri kısıtlayabilirler. Digest2 algoritması, bir nesnenin NEO olma olasılığını tahmin etmek için gözlemlenen izcikleri simüle edilmiş bir güneş sistemi nesneleri kataloğuyla karşılaştırarak çalışır. Tüm verileri alır ve nesnelerin olası yörüngelerini tahmin eder.

Bu noktada, aday NEO’ların sayısı hala çok fazla. Aday popülasyonu yüksek saflıkta bir örnek değil ve hala ana kuşak asteroitleri gibi NEO olmayanları içeriyor.

Kirliliğin çoğu ana kuşak asteroitlerinden kaynaklanır ve bunlar fark edildiğinde saflık artacaktır. Simülasyonlar saflığın sürekli artacağını ve yaklaşık beş ay sonra sabitleneceğini göstermektedir. Benzer bir şey teslim oranlarında da olur. Yaklaşık 150 geceden sonra teslim oranı gece başına yaklaşık 95’lik sabit bir duruma ulaşır.

LSST, üst üste binen alanlarda gökyüzünü tekrar tekrar görüntüler. Araştırmacılar, LSST’nin işini yaparken hangi izlerin tekrar gözlemleneceğini belirleyebilirlerse, takip gözlem yükünü azaltabileceklerini düşündüler.

“LSST’nin kendisi tarafından hangi nesnelerin takip edileceğini tahmin edebilseydik, bu takip sistemindeki yükü azaltır ve topluluğun gerçekten harici takip gerektirenlere odaklanmasına olanak tanırdı,” diye açıklıyor yazarlar. Araştırmacılar, tek bir gözlemlenen iz parçasının aralıkları ve radyal hızları topluluğunu hesaplamak için bir algoritma geliştirdiler.

“Şimdi NEOCP üzerindeki yükü azaltmak için LSST algılama olasılığı algoritmasını uygulamanın etkisini inceliyoruz,” diye yazıyor yazarlar. Aşağıdaki görüntü bunu göstermektedir.

Genel olarak, algoritma doğru sonucu %68 oranında tahmin etti. Ayrıca, her gece NEOCP’ye gönderilen nesnelerin yaklaşık 64’ü harici takip gerektirecekti, ancak bu nesnelerin yalnızca yaklaşık %8,3’ü veya yaklaşık beşi NEO olacaktı. Algoritma doğruluğu yalnızca asgari düzeyde iyileştirecekti, ancak takip iş yükünü iki katına çıkaracaktı.

Araştırmacılar, algoritmada yapılacak diğer ayarlamaların onu iyileştirebileceğini ve çok sayıda zorlu takip gözlemine ihtiyaç duyulmadan LSST NEO tespitlerinin daha sağlam hale getirebileceğini söylüyor.

Yazarlar, sonuç bölümünde şöyle yazıyor: “LSST katkıları, ilk yıl boyunca gecelik NEOCP gönderim oranını yaklaşık sekiz kat artırarak gecelik ortalama 129 nesneye çıkaracaktır.” Ancak, doğrulanacak oran yaklaşık %8,3 gibi düşük bir oranda kalacak, ancak zamanla artacaktır.

LSST’nin on yıllık çalışması boyunca 200 petabayt sıkıştırılmamış veri üretmesi bekleniyor, bu da yaklaşık 200 milyon gigabayt. Bu çalışma, LSST’nin üreteceği veri miktarını yönetmenin yeni yöntemler gerektirdiğini gösteriyor.

Uzak bir endişe gibi görünebilir, ancak NEO’ların Dünya için oluşturduğu tehdidi anlamak kritik öneme sahiptir. Gezegeni onlardan nasıl koruyabileceğimizi anlamak için çabalar sarf edilirken, hepsini kataloglamak önemlidir.