CNEOS Potansiyel Olarak Tehlikeli Nesneler

Bu diyagram, JPL’nin Yakın Dünya Nesne Çalışmaları Merkezi (CNEOS) tarafından hesaplandığı şekliyle 2.200 potansiyel olarak tehlikeli nesnenin yörüngelerini göstermektedir. Vurgulanan, NASA’nın Çift Asteroid Yönlendirme Testi (DART) görevinin hedefi olan çift asteroit Didymos’un yörüngesidir. Kredi: NASA/JPL-Caltech

Yeni sistem yeteneklerini geliştiriyor NASA JPL‘s Center for Near Earth Object Studies, gezegenimize yaklaşabilecek asteroitlerin etki riskini değerlendirmek için.

Bugüne kadar, sürekli olarak gece gökyüzünü tarayan araştırma teleskopları tarafından yaklaşık 28.000 Dünya’ya yakın asteroit (NEA) bulundu ve yılda yaklaşık 3.000 oranında yeni keşifler eklendi. Ancak daha büyük ve daha gelişmiş tarama teleskopları, önümüzdeki birkaç yıl içinde aramayı hızlandırdıkça, keşiflerde hızlı bir artış bekleniyor. Bu artışı öngören NASA gökbilimcileri, NEA çarpma olasılıklarını daha iyi değerlendirmek için Sentry-II adlı yeni nesil bir darbe izleme algoritması geliştirdiler.

Popüler kültür, asteroitleri genellikle güneş sistemimizin etrafında gelişigüzel yakınlaşan, rotasını beklenmedik bir şekilde değiştiren ve bir an bile haber vermeden gezegenimizi tehdit eden kaotik nesneler olarak tasvir eder. Gerçek bu değil. Asteroitler, fizik yasalarına uyan ve Güneş’in etrafındaki bilinebilir yörünge yollarını izleyen son derece öngörülebilir gök cisimleridir.

Ancak bazen, bu yollar Dünya’nın gelecekteki konumuna çok yaklaşabilir ve asteroitlerin konumlarındaki küçük belirsizlikler nedeniyle, gelecekteki bir Dünya etkisi tamamen göz ardı edilemez. Bu nedenle gökbilimciler, etki riskini otomatik olarak hesaplamak için gelişmiş etki izleme yazılımı kullanır.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından yönetilen, Yakın Dünya Nesne Çalışmaları Merkezi (CNEOS), NASA’nın Gezegensel Savunma Koordinasyon Ofisini (PDCO) desteklemek için etki tehlikesi değerlendirmelerini iyileştirmek için bilinen her NEA yörüngesini hesaplar. CNEOS, 2002 yılında JPL tarafından geliştirilen Sentry adlı yazılımla NEA’ların oluşturduğu etki riskini izlemiştir.

JPL’de navigasyon mühendisi olarak çalışırken Sentry-II’nin geliştirilmesine öncülük eden ve yakın zamanda ABD’ye taşınan Javier Roa Vicens, “Sentry’nin ilk versiyonu, neredeyse 20 yıldır çalışan çok yetenekli bir sistemdi” dedi Uzay X. “Çok akıllı bir matematiğe dayanıyordu: Bir saatten kısa bir sürede, yeni keşfedilen bir asteroidin önümüzdeki 100 yıldaki çarpma olasılığını güvenilir bir şekilde elde edebilirsiniz – inanılmaz bir başarı.”

Ancak Sentry-II ile NASA, orijinal Sentry tarafından yakalanmayan bazı özel durumlar da dahil olmak üzere, bilinen tüm NEA’lar için çarpma olasılıklarını hızla hesaplayabilen bir araca sahip. Sentry-II, CNEOS Sentry Tablosunda en fazla risk taşıyan nesneleri raporlar.

Etki olasılıklarını bu yeni yolla sistematik olarak hesaplayan araştırmacılar, etki izleme sistemini daha sağlam hale getirdiler ve NASA’nın tüm potansiyel etkileri 10 milyonda birkaç şans kadar düşük ihtimalle güvenle değerlendirmesini sağladı.

Özel Durumlar

Bir asteroit güneş sisteminde seyahat ederken, Güneş’in yerçekimi kuvveti yörüngesinin yolunu belirler ve gezegenlerin yerçekimi de yörüngesini tahmin edilebilir şekillerde çeker. Sentry, bu yerçekimi kuvvetlerinin bir asteroidin yörüngesini nasıl şekillendirdiğini yüksek bir hassasiyetle modelledi ve gelecekte nerede olacağını tahmin etmeye yardımcı oldu. Ancak yerçekimi olmayan kuvvetleri açıklayamadı, en önemlisi Güneş’in ısısının neden olduğu termal kuvvetler.

Bir asteroit dönerken, güneş ışığı nesnenin gündüz tarafını ısıtır. Isıtılmış yüzey daha sonra asteroitin gölgeli gece tarafına dönecek ve soğuyacaktır. Kızılötesi enerji, soğudukça serbest bırakılır ve asteroit üzerinde küçük ama sürekli bir itki oluşturur. Bu fenomen, asteroitin kısa sürelerde hareketi üzerinde çok az etkisi olan ancak on yıllar ve yüzyıllar boyunca yolunu önemli ölçüde değiştirebilen Yarkovsky etkisi olarak bilinir.


Bu video, asteroid Bennu’nun Güneş etrafındaki yörüngesinin yerçekimi ve yerçekimi olmayan kuvvetler dikkate alınarak nasıl belirlendiğini açıklıyor ve bilim adamlarının asteroidin yörüngesinin zaman içinde nasıl değişeceğini anlamalarına yardımcı oluyor. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Sentry-II’nin geliştirilmesine de yardımcı olan JPL’de bir navigasyon mühendisi olan Davide Farnocchia, “Sentry’nin Yarkovsky etkisini otomatik olarak kaldıramaması gerçeği bir sınırlamaydı” dedi. Apophis, Bennu veya 1950 DA asteroitleri gibi özel bir durumla her karşılaştığımızda, karmaşık ve zaman alıcı manuel analizler yapmak zorunda kaldık. Sentry-II ile artık bunu yapmak zorunda değiliz.”

Asteroid Bennu Çarpma Tehlikesi Animasyonu

Bilim adamları, NASA’nın Derin Uzay Ağı’nı ve son teknoloji bilgisayar modellerini kullanarak, Bennu’nun yörüngesindeki belirsizlikleri önemli ölçüde azaltabildiler ve 2300 yılı boyunca toplam çarpma olasılığının yaklaşık 1.750’de 1 (veya %0.057) olduğunu belirlediler. Araştırmacılar ayrıca, 2.700’de 1 (veya yaklaşık %0.037) etki olasılığıyla, potansiyel etki açısından en önemli tek tarih olarak 24 Eylül 2182’yi belirlediler. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

Orijinal Sentry algoritmasıyla ilgili bir başka sorun da, bazen Dünya ile son derece yakın karşılaşmalara maruz kalan asteroitlerin çarpma olasılığını doğru bir şekilde tahmin edememesiydi. Bu NEA’ların hareketi, gezegenimizin yerçekimi tarafından önemli ölçüde sapar ve karşılaşma sonrası yörünge belirsizlikleri çarpıcı biçimde büyüyebilir. Bu durumlarda, eski Sentry’nin hesaplamaları başarısız olabilir ve manuel müdahale gerektirebilir. Sentry-II’de bu sınırlama yoktur.

Roa Vicens, “Sayılar açısından, bulacağımız özel durumlar, etki olasılıklarını hesapladığımız tüm NEA’ların çok küçük bir kısmıydı” dedi. “Ancak NASA’nın planlanan NEO Surveyor görevi ve Şili’deki Vera C. Rubin Gözlemevi çevrimiçi olduğunda bu özel durumların birçoğunu daha keşfedeceğiz, bu yüzden hazırlıklı olmamız gerekiyor.”

Çok İğne, Bir Saman Yığını

Çarpma olasılıkları şu şekilde hesaplanır: Teleskoplar yeni bir NEA’yı izlediğinde, gökbilimciler asteroitin gökyüzünde gözlemlenen konumlarını ölçer ve bunları Küçük Gezegen Merkezine bildirir. CNEOS daha sonra bu verileri asteroidin Güneş etrafındaki en olası yörüngesini belirlemek için kullanır. Ancak asteroidin gözlemlenen konumunda hafif belirsizlikler olduğu için, “en olası yörüngesi” gerçek yörüngesini temsil etmeyebilir. Gerçek yörünge, en olası yörüngeyi çevreleyen bir olasılıklar bulutu gibi, bir belirsizlik bölgesinin içinde bir yerdedir.

Bir etkinin mümkün olup olmadığını değerlendirmek ve gerçek yörüngenin nerede olabileceğini daraltmak için orijinal Sentry, belirsizlik bölgesinin nasıl gelişebileceğine dair bazı varsayımlarda bulunur. Daha sonra, belirsizlik bölgesini kapsayan bir çizgi boyunca eşit aralıklarla yerleştirilmiş bir dizi nokta seçecektir. Her nokta, asteroitin biraz farklı olası mevcut konumunu temsil ediyordu.

Sentry daha sonra saati ileri sarar, Güneş’in yörüngesindeki bu “sanal asteroitleri” izler ve gelecekte Dünya’nın yakınına gelip gelmediğine bakardı. Eğer öyleyse, herhangi bir ara noktanın Dünya’yı etkileyip etkilemediğini görmek için “yakınlaştırmak” için daha fazla hesaplama yapılması gerekecek ve eğer öyleyse, çarpma olasılığını tahmin edin.


Bu animasyon, Dünya’ya yakın bir asteroidin yörüngesindeki belirsizliklerin zamanla nasıl gelişebileceğinin bir örneğini gösterir. Böyle bir asteroidin Dünya ile yakın karşılaşmasından sonra, belirsizlik bölgesi daha da büyür ve gelecekteki etkilerin değerlendirilmesini daha zor hale getirir. Kredi: NASA/JPL-Caltech

Sentry-II’nin farklı bir felsefesi var. Yeni algoritma, belirsizlik bölgesinin nasıl gelişebileceğine dair herhangi bir varsayımla sınırlı olmayan binlerce rastgele noktayı modeller; bunun yerine, tüm belirsizlik bölgesi boyunca rastgele noktalar seçer. Sentry-II’nin algoritması daha sonra şunu sorar: İçindeki olası yörüngeler nelerdir? bütün Dünya’yı vurabilecek belirsizlik bölgesi?

Bu şekilde, yörünge belirleme hesaplamaları, belirsizlik bölgesinin hangi kısımlarının olası bir etkiye yol açabileceğine dair önceden belirlenmiş varsayımlarla şekillendirilmez. Bu, Sentry-II’nin, bazıları Sentry’nin gözden kaçırmış olabileceği daha çok düşük olasılıklı etki senaryolarına odaklanmasını sağlar.

Farnocchia, süreci samanlıkta iğne aramaya benzetiyor: İğneler olası etki senaryolarıdır ve samanlık belirsizlik bölgesidir. Bir asteroidin pozisyonundaki belirsizlik ne kadar fazlaysa saman yığını da o kadar büyük olur. Nöbetçi, samanlıkta uzanan tek bir çizginin yakınında bulunan iğneleri aramak için rastgele binlerce kez samanlığı dürtecekti. Varsayım, bu çizgiyi takip etmenin iğne aramanın en iyi yolu olduğuydu. Ancak Sentry-II hiçbir çizgi olmadığını varsayar ve bunun yerine rastgele bir şekilde saman yığınının her tarafına binlerce minik mıknatıs fırlatır, bu mıknatıslar hızla çekilir ve ardından yakındaki iğneleri bulur.

Sentry’nin geliştirilmesine öncülük eden ve Sentry-II üzerinde işbirliği yapan JPL’de kıdemli araştırma bilimcisi Steve Chesley, “Sentry-II, çok çeşitli senaryolar için küçük etki olasılıkları bulma konusunda harika bir ilerleme” dedi. “Gelecekteki bir asteroid etkisinin sonuçları çok büyük olduğunda, verilerde saklanan en küçük etki riskini bile bulmak işe yarar.”

Sentry-II’yi açıklayan bir çalışma yayınlandı. Astronomi Dergisi 1 Aralık 2021’de.

Referans: Javier Roa, Davide Farnocchia ve Steven R. Chesley tarafından yazılan “Asteroid Impact Monitoring to Novel Approach to Asteroid Impact Monitoring”, 1 Aralık 2021, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac193f





#NASAnın #Yeni #Nesil #Asteroid #Etki #İzleme #Sistemi #Çevrimiçi #Oldu