Poznata je astronomska konvencija da Zemlja ima samo jedan prirodni satelit, koji je (pomalo nekreativno) poznat kao "Mjesec". Međutim, astronomi već nešto više od desetljeća znaju da na Zemlji postoji i populacija koja je poznata kao "prolazni Mjeseci". Ovo su podskupina objekata oko Zemlje (NEO) koji su privremeno ugrađeni od zemljine gravitacije i preuzimaju orbite oko našeg planeta.
Prema novoj studiji tima finskih i američkih astronoma, ti privremeno zarobljeni orbiti (TCO) mogli bi se proučavati s Teleskopom velikog sinoptičkog istraživanja (LSST) u Čileu - za kojeg se očekuje da će početi s radom do 2020. Pregledom tih objekata s teleskopom sljedeće generacije, autori studije tvrde da smo spremni naučiti mnogo o NEO-ima i čak početi provoditi misije na njih.
Studija, koja se nedavno pojavila u časopisu Icarus, vodio je Grigori Fedorets - doktorski student s odjeljenja za fiziku Sveučilišta u Helsinkiju. Pridružili su mu se fizičari sa Tehnološkog sveučilišta Luleå, Instituta za istraživanje astrofizike i kozmologije (DIRAC) Sveučilišta u Washingtonu i Sveučilišta na Havajima.
Koncept TCO-a prvi je put postavljen 2006. godine nakon otkrića i karakterizacije RH120, objekta promjera 2 do 3 metra (6,5 do 10 ft) koji normalno kruži oko Sunca. Svakih dvadeset ili nešto više godina približava se sustav Zemlja-Mjesec i privremeno ga zahvaća gravitacija Zemlje.
Naknadna zapažanja NEO-a - kao što su asteroid 1991 VG i meteor EN130114 - dodali su dodatnu težinu ovoj teoriji i omogućili astronomima da ograniče populacije TCO-a. To je dovelo do zaključka da privremeno zarobljeni sateliti dolaze u dvije populacije. S jedne strane postoje TCO-ovi koji čine ekvivalent barem jednoj revoluciji oko Zemlje dok su zarobljeni.
Drugo, postoje privremeni zarobljeni muharci (TCF), koji čine ekvivalent manje od jednog okretaja dok su zarobljeni. Prema Fedoretsu i njegovim kolegama, ovi su objekti privlačna meta za istraživanje i sastajanje svemirskih letjelica - bilo u obliku misija veličine CubeSat ili većih svemirskih letjelica koje bi mogle obavljati misije za povratak uzoraka.
Za početak, proučavanje ovih objekata omogućilo bi astronomima da ograniče veličinu i učestalost NEO-a koji se kreću u veličini od 1/10 metra do 10 metara u promjeru, koje nisu dobro shvaćene. Ti su objekti obično premali i previše slabi da bi ih većina teleskopa i tehnika mogla učinkovito promatrati.
Nadgledanje i proučavanje ove posebne klase NEO-a je mjesto gdje se LSST pojavljuje. Očekuje se da će LSST zbog svoje visoke rezolucije i osjetljivosti postati jedno od glavnih sredstava za otkrivanje NEO-a i potencijalno opasnih objekata koje je inače vrlo teško otkriti. Kako je Fedorets rekao za Magazine Space putem e-maila:
"[E] za LSST, velika većina prolaznih Mjeseca biti će previše neprilagođen za otkrivanje. Međutim, to će biti jedino istraživanje koje će moći redovito otkriti bilo kakve prolazne mjesečeve ... Značajke LSST-a koji su posebno pogodni za otkrivanje TCO uključuju: veliko vidno polje; ograničavanje veličine V = 24,7, omogućava detekciju slabih predmeta; operativni način rada s nadgledanjem unatrag i brzim praćenjem istog polja u početku iste noći, pomažući identificiranju brzo pokretnih zarobljenih objekata. "
Kad se pokrene, LSST teleskop će provesti desetogodišnje istraživanje koje će odgovoriti na neka od najaktualnijih pitanja o strukturi i evoluciji svemira. Tu se ubrajaju misterije tamne materije i tamne energije te formiranje i struktura Mliječnog puta. Također će posvetiti vrijeme promatranja Sunčevom sustavu u nadi da će naučiti više o manjim populacijama planeta i NEO-ima.
Da bi utvrdili koliko TCO-a će LSST otkriti, tim je izveo niz simulacija. Njihov rad nadograđuje se na prethodnoj studiji koju je 2014. godine proveo dr. Bryce Bolin iz Caltech-a i njegovih kolega gdje su procijenili trenutne i astronomske objekte sljedeće generacije. Upravo je ta studija pokazala kako će LSST biti izuzetno učinkovit u otkrivanju prolaznih mjeseci.
Fedorets je za svoju studiju preispitao Bolin rad i proveo vlastitu analizu. Kako je to opisao:
„[A] sintetička populacija prolaznih Mjeseca provedena je simulacijom LSST usmjerenja. Početna analiza pokazala je da sustav za obradu pokretnih objekata LSST-a može prepoznati samo tri objekta u četiri godine (kadenca od tri detekcije u razdoblju od 15 dana). Činilo se (kao) mali broj, pa smo izvršili dodatnu analizu. Odabrali smo sva opažanja s najmanje dva promatranja, te izvršili određivanje orbite i orbitalno povezivanje metodama alternativnim MOPS-u. Ovaj poseban tretman povećao je broj prolaznih kandidata za prolazni mjesec redom veličine. "
Na kraju su Fedorets i njegov tim zaključili da je pomoću LSST-a i modernog softvera za automatsku identifikaciju asteroida - aka. sustav za obradu pokretnih objekata (MOPS) - TCO bi se mogao otkriti jednom godišnje. Ta bi se stopa mogla povećati na jedan TCO svaka dva mjeseca ako se razviju dodatni softverski alati posebno za identifikaciju TCO-ova koji bi mogli nadopuniti osnovni MOPS.
U konačnici, proučavanje TCO-a astronomima će biti korisno iz više razloga. Za početak postoji jaz između istraživanja većih asteroida i manjih bolida - malih meteora koji redovito izgaraju u Zemljinoj atmosferi. Oni koji padaju između, a tipično mjere promjer između 1 i 40 metara (~ 3 do 130 ft), trenutno nisu dovoljno ograničeni.
"Prolazni Mjeseci su dobra populacija koja ograničava taj raspon veličina, jer bi se oni u onim rasponima veličina trebali redovito pojavljivati i otkrivati pomoću LSST", kaže Fedorets. „Štoviše, TCO-ovi su izvanredni ciljevi [in situ] misija. Dostavljeni su "besplatno" u blizinu Zemlje. Stoga je potrebna relativno mala količina goriva da bi se došlo do njih. Potencijalne misije mogu se oblikovati kao in situ letačke misije (npr. Klase CubeSat), ili kao prvi koraci u korištenju resursa asteroida. "
Još jedna od prednosti proučavanja ovih objekata je kako će oni pomoći astronomima da steknu bolje razumijevanje potencijalno opasnih objekata (PHO). Izraz se koristi za opisivanje asteroida koji periodično prelaze Zemljinu orbitu i predstavljaju rizik od sudara. Iako imaju karakteristike promatranja slične TCO-ima, mogu se razabrati na osnovu njihove samo orbite.
Naravno, Fedorets je naglasio da, iako TCO-ovi provode mjesece u geocentričnim orbitama, moguća misija za proučavanje jedne od njih trebala bi biti u prirodi s brzim odzivom. Srećom, ESA razvija takvu misiju u obliku svog "Comet Interceptra", koji će biti lansiran u stabilnu hibernacijsku orbitu i aktiviran kada komet ili asteroid uđe u Zemljinu orbitu.
Bolje razumijevanje privremenih satelita, potencijalno opasnih objekata i obližnjih asteroida gotovo je jedna od mnogih prednosti koje se očekuju od teleskopa nove generacije poput LSST-a. Ovi nam instrumenti ne samo da će nam omogućiti da vidimo dalje i s većom jasnoćom (na taj način proširimo naše znanje o našem Sunčevom sustavu i kozmosu), već bi nam mogli i pomoći da osiguramo naš dugoročni opstanak kao vrsta.
