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利用遥远的恒星,追踪太阳系的小行星,不愧是欧空局的老盖亚!

 博科园 2020-10-05

欧空局盖亚卫星空间天文台是一项雄心勃勃的任务,通过对超过10亿颗恒星进行高精度测量,构建我们银河系的三维地图。然而,在绘制遥远恒星地图的旅途中,盖亚正在给离我们太阳系家更近的一个领域带来革命性变化。通过精确绘制恒星图,盖亚卫星正在帮助天文学家追踪“丢失”的小行星。利用恒星发现小行星:盖亚卫星通过重复扫描整个天空来绘制银河图。

在盖亚卫星任务过程中,对其超过10亿颗目标恒星中的每一颗都进行了大约70次观察,以研究它们的位置和亮度是如何随着时间的推移而变化。这些恒星离地球如此之远,以至于它们在图像之间的运动非常小,因此盖亚必须如此精确地测量它们的位置,才能注意到其中的不同之处。然而,有时盖亚卫星发现发出微弱的光源,从天空某一区域的一幅图像移动到下一幅图像,甚至在消失之前只在一张图像中被发现。

要如此快速地穿过盖亚的视野,这些物体必须位于离地球更近的地方。通过对照已知太阳系天体的目录检查这些天体位置,这些天体中的许多都是已知小行星。然而,其中一些被确认为是潜在的新探测,然后由天文学团体通过太阳系天体盖亚卫星后续网络进行跟踪,通过这一过程,盖亚卫星成功发现了新的小行星。这些直接的小行星观测对太阳系科学家来说很重要。

小行星追踪能手

然而,盖亚卫星对恒星位置的高度精确测量,为小行星追踪提供了更具影响力的间接好处。当我们观察小行星时,会观察它相对于背景恒星的运动,以确定它的轨迹,并预测它未来的位置。这意味着我们越是准确地知道恒星的位置,就越能可靠地确定一颗小行星从它们前面经过的轨道。在与欧洲南方天文台(ESO)的合作下,研究团队参与了一项针对TC4的观测活动。

TC4是一颗定于经过地球的小行星,不幸的是,自从2012年首次发现这颗小行星以来,随着它从地球上退去,它变得越来越微弱,最终变得看不到。在即将到来的观测任务中,它将出现在天空中的什么地方并不为人所知。小行星可能出现的天空区域,比望远镜一次可以观测到的区域要大。因此,天文学家必须找到一种方法来改进对小行星位置的预测。

研究人员回顾了2012年最初发现的观测,盖亚卫星后来对图像背景中一些恒星的位置进行了更准确测量,用这些来更新数据分析小行星轨迹,并预测它将出现在哪里。研究人员用盖亚卫星的数据,把望远镜对准了预测的天空区域,第一次尝试就发现了TC4小行星,真是出乎意料。下一个研究目标是精确测量小行星的位置,但在新图像中,可供参考的恒星很少。

旧星表中列出的恒星有17颗,盖亚测量的新恒星只有4颗,所以用这两组数据都进行了计算。未来,当这颗小行星被其他团队多次观测,它的轨道也更为人所知时,很明显,研究只用4颗盖亚恒星进行的测量,比用17颗恒星进行的测量要准确得多,这真的很令人惊讶。同样的技术正在应用于从未“丢失”的小行星,使研究人员能够使用盖亚卫星的数据,比以往任何时候都更准确地确定它们的轨迹和物理性质。

与太阳共舞

这有助于天文学家更新小行星种群模型,并加深我们对小行星轨道如何发展的理解,例如,通过测量微妙的动力学效应,这些效应在将小型小行星推入,可能看到它们与地球相撞的轨道方面发挥了关键作用。为了对其他恒星位置进行如此精确的测量,盖亚与我们太阳有着复杂的关系,盖亚卫星绕日地系统的第二个拉格朗日点L2运行。这个位置让太阳、地球和月亮都在盖亚身后:

能让盖亚卫星在不受它们干扰的情况下,观察天空的很大一部分。盖亚卫星也处于均匀的热辐射环境中,经历了稳定的温度。然而,盖亚卫星不能完全落入地球的阴影中,因为航天器仍然依赖太阳能。由于围绕L2点的轨道不稳定,小的扰动可能会积聚起来,并看到航天器走向日食。盖亚卫星在欧空局位于达姆施塔特的ESOC任务控制中心。

飞行控制团队负责修正航天器的轨迹,使其保持在正确的轨道上,远离地球的阴影,他们确保盖亚卫星仍然是有史以来最稳定和最准确的航天器之一。

博科园|研究/来自:欧空局ESA

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