זוהי מוסכמה אסטרונומית ידועה שלכדור הארץ יש רק לוויין טבעי אחד, הידוע (באופן לא יצירתי) כ"ירח ". עם זאת, אסטרונומים יודעים כבר קצת יותר מעשור שגם בכדור הארץ אוכלוסייה של מה שמכונה "ירחים חולפים". אלה הם תת-קבוצה של אובייקטים קרובים לכדור הארץ (NEOs) שנאספים באופן זמני על ידי כוח הכובד של כדור הארץ ומניחים מסלול סביב כדור הארץ שלנו.
על פי מחקר חדש שנערך על ידי צוות של גימורים ואסטרונומים אמריקאים, ניתן היה ללמוד את המסללים שנתפסו באופן זמני באמצעות TCOs טלסקופ Large Synoptic Survey (LSST) בצ'ילה - שצפוי לפעול עד 2020. על ידי בחינת אובייקטים אלה עם הטלסקופ של הדור הבא, מחברי המחקר טוענים כי אנו עומדים ללמוד רבות על NEO ואף להתחיל לבצע משימות אליהם.
המחקר, שהופיע לאחרונה בכתב העת איקרוסהובל על ידי גריגורי פדורץ - דוקטורנט מהמחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת הלסינקי. אליו הצטרפו פיזיקאים מאוניברסיטת Luleå לטכנולוגיה, המחקר האינטנסיבי לנתונים של אוניברסיטת וושינגטון באסטרופיסיקה וקוסמולוגיה (DIRAC) ואוניברסיטת הוואי.
מושג ה- TCOs הוצג לראשונה בשנת 2006 בעקבות הגילוי והאפיון של RH120, אובייקט בגודל 2 עד 3 מטר בקוטר (6.5 עד 10 רגל) שקוטר בדרך כלל סביב השמש. כל עשרים שנה בערך, זה עושה גישות קרובות למערכת כדור הארץ-ירח ונלכד באופן זמני על ידי כוח הכובד של כדור הארץ.
תצפיות לאחר מכן על NEOs - כמו אסטרואיד 1991 VG ומטאור EN130114 - הוסיפו משקל נוסף לתיאוריה זו ואיפשרו לאסטרונומים להציב אילוצים על אוכלוסיות TCO. זה הוביל למסקנה כי לוויינים שנתפסו באופן זמני מגיעים לשתי אוכלוסיות. מצד אחד ישנם מקרי TCO, שהופכים את המקבילה לפחות למהפכה אחת סביב כדור הארץ בזמן שנלכדים.
שנית, ישנם טיסי flybys שנתפסו באופן זמני (TCFs), ההופכים את המקבילה לפחות ממהפכה אחת בזמן שהם נלכדים. לטענת פדורטס ועמיתיו, חפצים אלה מהווים יעד מושך למחקר ומפגשים עם חלליות - או בצורה של משימות בגודל CubeSat או חלליות גדולות יותר שיכולות לבצע משימות להחזרת מדגם.
בתור התחלה, מחקר אובייקטים אלה יאפשר לאסטרונומים להגביל את גודל ותדירות NEOs הנמצאים בגודלם בין 1/10 למטר לקוטר 10 מטר, שאינם מובנים היטב. בדרך כלל, חפצים אלה קטנים מדי וקולפים מכדי שרוב הטלסקופים והטכניקות יוכלו להתבונן ביעילות.
מעקב ולימוד בכיתה מיוחדת זו של NEOs הוא המקום בו LSST נכנס לתפקיד. בגלל הרזולוציה הגבוהה והרגישות שלו, ה- LSST צפוי להפוך לאחד המתקנים העיקריים לגילוי NEOs וחפצים שעלולים להיות מסוכנים שקשה מאוד לזהות אותם. כפי שפורסט אמר למגזין Space באמצעות הדוא"ל:
"[E] ven עבור LSST, הרוב המכריע של הירחים החולפים יהיה קלוש מכדי לגלות. עם זאת, זה יהיה הסקר היחיד שמסוגל לגלות ירחים חולפים על בסיס קבוע ... התכונות של LSST המתאימות במיוחד לגילוי TCO כוללות: שדה ראייה גדול; גודל מגביל V = 24.7, המאפשר גילוי של עצמים קלושים; מצב מבצעי עם תצפיות גב אל גב ומעקב מהיר אחר אותו שדה בתחילה באותו לילה, ועוזר בזיהוי חפצים נגררים במהירות הנע. "
ברגע שהוא פועל, הטלסקופ LSST יערוך סקר בן 10 שנים שיתייחס לכמה מהשאלות הדחופות ביותר לגבי מבנה היקום והתפתחותו. אלה כוללים את תעלומות החומר האפל והאנרגיה האפלה ואת היווצרותו של שביל החלב והמבנה שלו. זה גם יקדיש זמן תצפית למערכת השמש בתקווה ללמוד יותר על אוכלוסיות כוכבי לכת מינוריות ו- NEOs.
כדי לקבוע כמה TCOs LSST יאתר, הצוות הציג סדרה של הדמיות. עבודותיהם מבוססות על מחקר קודם שנערך בשנת 2014 על ידי ד"ר ברייס בולין מקלטק ועמיתיו, שם העריכו את המתקנים האסטרונומיים הנוכחיים והדור הבא. המחקר הזה הוא שהצביע כיצד ה- LSST יהיה יעיל ביותר לגילוי ירחים חולפים.
במסגרת המחקר, פדורטס שקלו מחדש את עבודתו של בולין וערכו ניתוח משלהם. כפי שתיאר זאת:
"אוכלוסיה סינתטית של ירחים חולפים עברה על ידי סימולציה המצביעה על LSST. הניתוח הראשוני הראה שמערכת עיבוד האובייקטים הנעים של LSST יכולה לזהות רק שלושה אובייקטים בארבע שנים (קצב של שלוש איתורויות בפרק זמן של 15 יום). זה נראה כמו מספר קטן, ולכן ביצענו ניתוח נוסף. בחרנו את כל התצפיות עם לפחות שתי תצפיות, וביצענו קביעת מסלול וקישור מסלולי עם שיטות חלופיות ל- MOPS. טיפול מיוחד זה הגדיל את מספר המועמדים לירח חולף הניתן לצפייה בסדר גודל. "
בסופו של דבר, פדורטס וצוותו הגיעו למסקנה כי השימוש בתוכנת LSST ותוכנת זיהוי אסטרואידים אוטומטית מודרנית - aka. מערכת לעיבוד אובייקטים נעים (MOPS) - ניתן היה לגלות TCO אחת לשנה. ניתן להגדיל קצב זה ל TCO אחד בכל חודשיים אם מפתחים כלי תוכנה נוספים במיוחד לזיהוי TCOs שיכולים להשלים MOPS בסיסי.
בסופו של דבר, מחקר TCOs יועיל לאסטרונומים מכמה סיבות. בתור התחלה, קיים פער בין המחקר של אסטרואידים גדולים יותר לבולידות קטנות יותר - מטאורים קטנים הנשרפים באופן קבוע באטמוספירה של כדור הארץ. אלה הנופלים בין לבין, הנמצאים בדרך כלל בקוטר של 1 עד 40 מטר (~ 3 עד 130 רגל) בקוטר, כרגע אינם מוגבלים היטב.
"ירחים חולפים הם אוכלוסיה טובה שמגבילים את טווח הגודל הזה, שכן בטווחי הגודל הללו הם צריכים להופיע באופן קבוע ולהתגלה עם LSST," אומר פדורטס. "יתר על כן, תאגידי תעסוקה הם יעדים יוצאי דופן למשימות [במקום]. הם הועברו "בחינם" לסביבת כדור הארץ. לכן נדרש כמות קטנה יחסית של דלק בכדי להגיע אליהם. משימות פוטנציאליות יכולות להיות מתוכננות כמו משימות flyby במקום (למשל של מחלקת CubeSat), או כצעדים ראשונים בניצול משאבי אסטרואידים. "
יתרון נוסף של מחקר אובייקטים אלה הוא כיצד הם יסייעו לאסטרונומים להשיג הבנה טובה יותר של עצמים שעלולים להיות מסוכנים (PHOs). מונח זה משמש לתיאור אסטרואידים החוצים מעת לעת את מסלול כדור הארץ ומהווים סיכון להתנגשות. אמנם יש להם מאפיינים תצפיתיים דומים ל- TCOs, אך ניתן להבחין בהם על בסיס מסלוליהם בלבד.
כמובן, פדורטס הדגישו כי בעוד שתאגידים אחראים מבלים חודשים במסלולי גיאוצנטרי, משימה אפשרית ללמוד אחד מהם תצטרך להיות תגובה מהירה באופייה. למרבה המזל, ESA מפתחת משימה כזו בצורה של "מיירט השביט" שלהם, שתושק למסלול יציב שינה, ויופעל ברגע ששביט או אסטרואיד ייכנסו למסלול כדור הארץ.
הבנה רבה יותר של הלוויינים הזמניים של כדור הארץ, חפצים שעלולים להיות מסוכנים ואסטרואידים בקרבת כדור הארץ היא רק אחד היתרונות הרבים שצפויים להגיע מהטלסקופים מהדור הבא כמו ה- LSST. מכשירים אלה לא רק יאפשרו לנו לראות רחוק יותר ובבהירות רבה יותר (וכך להרחיב את הידע שלנו על מערכת השמש שלנו ואת הקוסמוס) הם גם יכולים לעזור לנו להבטיח את הישרדותנו לטווח הארוך כמין.
