Equipe usou dados de pesquisa de exoplanetas e descobriu 139 asteroides decamétricos. Observações dedicadas e mineração de dados já existentes poderão gerar mais descobertas.
Encontrar asteroides não está entre os principais objetivos do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Ele foi construído para sondar questões como a formação das primeiras estrelas, a evolução das galáxias e a formação de planetas. No entanto, sua incomparável sensibilidade ao infravermelho está contribuindo para a descoberta de asteroides, inclusive de astros perigosos para a Terra.
Com a notícia recente de que o asteroide 2024 YR4 pode colidir com a Terra em 2032, o tema voltou a chamar a atenção de parte do público. Entre os astrônomos, há um esforço crescente para identificar asteroides com potencial de atingir nosso planet. Em 2005, o Congresso dos EUA ordenou que a NASA “estabelecesse um Programa de Pesquisa de Objetos Próximos à Terra para detectar, rastrear, catalogar e caracterizar certos asteroides e cometas próximos à Terra”. Esse esforço rendeu dividendos, especialmente quando se trata de grandes asteroides que representam uma ameaça existencial.
Encontrar os maiores asteroides do Cinturão Principal, entre Marte e Júpiter, não é a parte mais difícil dessa tarefa. Não apenas porque os maiores objetos são mais visíveis aos nossos telescópios, mas também porque grandes asteroides, com cerca de 100 km ou mais, tendem a seguir órbitas estáveis no Cinturão.
Objetos com dezenas de metros, no entanto, são mais evasivos. Eles podem atingir a Terra com mais frequência e causar explosões da ordem de megatons. Um objeto como esse causou o Evento de Tunguska, em 1908, e a explosão sobre Chelyabinsk em 2013.
Suas massas menores fazem com que entrem mais facilmente para a população de Objetos Próximos à Terra (NEOs) devido a interações no Cinturão. NEOs são objetos cujo periélio (ponto mais próximo do Sol) é menor que 1,3 UA (Unidade Astronômica – a distância média entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de km). Esse limite inclui objetos que podem chegar perto o suficiente para cruzar a órbita da Terra ou podem ser influenciados pela gravidade do planeta.
O JWST está ajudando cientistas a entender essa população de astros e uma nova pesquisa, publicada na Nature mostra como. Os coautores principais são Julien de Wit e Artem Burdanov, ambos do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
A maioria dos asteroides é detectada com telescópios ópticos terrestres que detectam a luz solar que eles refletem, o albedo. Pore´m, usar as medições de albedo dos asteroides pode gerar erros. Por exemplo, objetos pequenos com um alto albedo podem parecer maiores do que objetos grandes com um albedo menor.
Asteroides também possuem emissões térmicas – energia infravermelha, a faixa de sensibilidade do JWST. “Com uma sensibilidade requintada nessa faixa de comprimento de onda e uma grande abertura, o JWST é ideal para detectar a emissão térmica de asteroides e revelar os menores asteroides do Cinturão Principal (MBAs)”, escrevem os autores no artigo.
De acordo com os pesquisadores, as medições infravermelhas do JWST podem restringir o tamanho de um objeto entre 10% e 20%, enquanto as medições de albedo sozinhas podem estar erradas por um fator de 3 ou 4. Essa é uma discrepância enorme que pode levar a equívocos importantes sobre a população do Cinturão.
Burdanov, de Wit e seus co-pesquisadores desenvolveram uma nova maneira de detectar impactadores com dezenas de metros com o JWST usando unidades de processamento gráfico (GPUs). Eles chamaram de “técnicas de rastreamento sintético”. Elas foram desenvolvidas inicialmente para caçar exoplanetas.
“Após aplicar nossa estrutura baseada em GPU para detectar asteroides em pesquisas direcionadas de exoplanetas, fomos capazes de detectar 8 asteroides conhecidos e 139 desconhecidos”, escrevem os autores.
Eles variam do tamanho de um ônibus até vários estádios e são os menores objetos já detectados no Cinturão Principal.
“Conseguimos detectar objetos próximos da Terra com até 10 metros de tamanho quando eles estão realmente próximos da Terra”, disse Burdanov em um release do MIT. “Agora temos uma maneira de detectar esses pequenos asteroides quando eles estão muito mais distantes para que possamos fazer um rastreamento orbital mais preciso, o que é essencial para a defesa planetária.”
“Para a maioria dos astrônomos, os asteroides são vistos como uma espécie de praga do céu, no sentido de que eles simplesmente cruzam seu campo de visão e afetam seus dados”, disse o coautor do estudo Julien de Wit.
Na pesquisa de exoplanetas, objetos como asteroides interferem nas tentativas de detecção. Esses asteroides são desconsiderados nessas pesquisas. De Wit e seus colegas ajudaram a descobrir o sistema TRAPPIST-1 em 2016. O JWST observou TRAPPIST-1 por mais de 90 horas em 2022 e 23 e astrônomos usaram suas capacidades infravermelhas para medir a temperatura do planeta mais interno e observar erupções estelares. Os resultados desse artigo são baseados nesses dados.
De Wit explicou que “ao longo dos anos, também queríamos fazer mais com todos os dados astronômicos coletados por pesquisas de exoplanetas e começamos a minerar esses campos de visão [procurando] por ‘ciência extra’. Um deles está relacionado à detecção de objetos cruzando o campo de visão, como asteroides. Aperfeiçoamos nossa metodologia antes do JWST, sabendo que o rastreamento sintético combinado com as capacidades inigualáveis do JWST no infravermelho (parte da faixa de comprimento de onda onde esses asteroides são mais brilhantes) mudaria o jogo.”
Essas detecções podem ser apenas o começo de uma série de novas descobertas. Toda vez que o JWST é usado para alguma observação específica, ele cria muitos dados – que podem ser vasculhados para detectar mais asteroides e tentar entender a qual família pertencem. Asteroides de tamanho decamétrico são provavelmente o resultado de cascatas de colisões, e os pesquisadores gostariam de entender algumas dessas relações.
“Há muito mais dados de arquivo para serem usados como feito aqui. Agora, estamos nos preparando para minerar tudo isso”, explicou de Wit, embora isso dependa de financiamento. “Isso nos permitiria estudar a estrutura 3D do Cinturão Principal e relacionar diferentes subpopulações desses asteroides decâmétricos a famílias específicas de asteroides (e meteoritos)!”
“Estamos esperando milhares desses asteroides nos dados de MIR [infravermelho médio] existentes!”
“Nós apresentamos uma proposta do tipo ‘pegue-me se puder’ com a intenção de demonstrar as capacidades do JWST de detectar MBAs decamétricos e então segui-los para restringir suas órbitas como um ‘teste de desempenho’ para esforços de defesa planetária”, disse de Wit ao Universe Today. Ele explicou que “possíveis impactadores frequentemente têm seu afélio no cinturão principal e restringir bem sua órbita pode usar observações de todo o caminho até lá”.
A proposta está aguardando aprovação.
“Uma configuração observacional que permitiria ao JWST ‘flutuar’ ao longo do movimento esperado de asteroides menores no Cinturão Principal enquanto realizava exposições mais longas permitiria que asteroides abaixo de 10 metros fossem detectados”, disse de Wit.