Una nova eina per detectar asteroides perillosos
Un algoritme escaneja antigues imatges astronòmiques per trobar roques espacials desapercebudes i ajudarà a detectar objectes que puguin col·lisionar amb la Terra
Ed Lu, un antic astronauta de la NASA doctorat en física aplicada, vol salvar la Terra dels asteroides assassins. O si més no, si una gran roca espacial se’ns acosta a gran velocitat, vol veure-la abans que xoqui amb la Terra, amb sort amb prou anys d’antelació perquè la humanitat pugui desviar-ne la trajectòria.
Recentment, la B612 Foundation, un grup sense ànim de lucre que Ed Lu ha contribuït a fundar, ha anunciat el descobriment de més de cent asteroides. (El nom de la fundació fa al·lusió a El Petit Príncep d’Antoine de Saint-Exupéry: B612 és l’asteroide d’on procedeix el protagonista).
Aquest fet per si sol no té res d’especial. Els observadors del cel de tot el món informen constantment del descobriment de nous asteroides. En aquest grup s’hi inclouen tant els aficionats que tenen un telescopi al pati com els sistemes robòtics de detecció que escanegen sistemàticament el cel nocturn.
El que sí que és digne d’atenció és que la B612 Foundation no ha construït cap telescopi nou, ni tan sols ha fet noves observacions amb telescopis ja existents, sinó que han aplicat el potencial de la tecnologia computacional més avançada a imatges antigues –412.000 de les quals es conserven als arxius digitals del Laboratori Nacional d’Investigació d’Astronomia Òptica Infraroja dels EUA, o NOIRLab– per detectar asteroides entre els 68.000 milions de punts de llum còsmica capturats en aquestes imatges. “Així és com es fa l’astronomia moderna”, explica Ed Lu.
Aquesta investigació se suma a les iniciatives per a la “defensa planetària” que han posat en marxa la NASA i altres organitzacions de tot el món. En aquests moments, dels 25.000 asteroides pròxims a la Terra amb un diàmetre de 140 metres o més, només se n’han trobat al voltant del 40%. No s’ha detectat el 60% restant, unes 15.000 roques espacials amb el potencial d’alliberar, cadascuna d’elles, l’energia equivalent a centenars de milions de tones de TNT en una col·lisió amb la Terra.
Seguir un punt de llum
La B612 Foundation ha col·laborat amb Joachim Moeyens, estudiant de postgrau de la Universitat de Washington, i Mario Juric, el professor d’astronomia que li dirigeix la tesi. Juntament amb els seus col·legues de l’Institut d’Investigació Intensiva de Dades sobre Astrofísica i Cosmologia de la universitat, han desenvolupat un algoritme que no només és capaç d’examinar imatges astronòmiques per identificar els punts de llum que podrien ser asteroides, sinó que també és capaç d’esbrinar quins punts de llum de les imatges capturades durant nits diferents són en realitat el mateix asteroide. En resum, el que els investigadors han desenvolupat és una manera de descobrir el que ja s’havia vist però no s’havia observat.
Normalment, els asteroides es descobreixen quan es fotografia la mateixa part del cel diverses vegades al llarg d’una nit. Una franja de cel nocturn conté multitud de punts de llum. Les estrelles i les galàxies llunyanes es mantenen en la mateixa posició. Però els objectes que són molt més a prop, dintre del sistema solar, es mouen de pressa i canvien de lloc al llarg de la nit. Els astrònoms donen el nom de tracklet a una sèrie d’observacions d’un sol objecte en moviment durant una única nit. Un tracklet dona pistes sobre el moviment de l’objecte i indica als astrònoms on el poden trobar una altra nit. També poden buscar imatges antigues del mateix objecte.
A part de les cerques sistemàtiques, durant moltes altres observacions astronòmiques també es troben asteroides, però només en un únic moment i lloc; per alstracklets fan falta múltiples observacions. Per exemple, les imatges de NOIRLab les va capturar sobretot el telescopi Victor M. Blanco de 4 metres, que és a Xile, mentre es feia un estudi de gairebé una vuitena part del cel nocturn per cartografiar la distribució de les galàxies a l’Univers. No es van tenir en compte els punts addicionals de llum, perquè no eren el que els astrònoms estaven estudiant. Com comenta Lu, “només son dades aleatòries en imatges aleatòries del cel”.
Però per a Moeyens i Juric un únic punt de llum que no sigui una estrella o una galàxia és un punt de partida per al seu algoritme, que han anomenat Recuperació d’Òrbita Heliocèntrica sense Tracklet, en anglès Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery o THOR. El moviment d’un asteroide el determina amb exactitud la llei de la gravetat. THOR construeix una òrbita de prova que correspon al punt de llum observat, partint d’una certa distància i velocitat. Aleshores calcula on devia ser l’asteroide les nits posteriors i anteriors. Si a les dades hi apareix un punt de llum, podria ser el mateix asteroide. Si l’algoritme pot lligar cinc o sis observacions al llarg d’unes quantes setmanes, ens trobem davant d’una prometedora candidatura per al descobriment d’un asteroide.
En principi, el nombre de possibles òrbites de prova que es podrien analitzar és infinit, però per fer aquests càlculs caldria una eternitat i, per tant, no és factible. A la pràctica, com que els asteroides s’agrupen al voltant de determinades òrbites, l’algoritme només ha de tenir en compte uns quants milers de possibilitats escollides acuradament. Tot i així, calcular milers d’òrbites de prova per a milers de possibles asteroides és una tasca enorme. Però l’arribada de la informàtica en núvol –amb una gran potència computacional i l’emmagatzematge de dades distribuïdes per tot internet– ho fa viable. Google hi ha col·laborat a través de la seva plataforma Google Cloud. “És una de les aplicacions més interessants que he vist”, diu Scott Penberthy, director d’intel·ligència artificial aplicada de Google.
Milers d’asteroides a l’espera
Ara com ara, els científics han examinat aproximadament una vuitena part de les dades d’un únic mes dels arxius de NOIRLab, el setembre del 2013. THOR ha detectat 1.354 possibles asteroides. Molts ja sortien al catàleg d’asteroides elaborat pel Minor Planet Center de la Unió Astronòmica Internacional. N’hi ha que ja havien sigut observats prèviament, però només durant una nit i amb el tracklet no n’hi ha hagut prou per determinar-ne amb seguretat una òrbita.
Fins ara el Minor Planet Center ha confirmat 104 objectes com a nous descobriments. L’arxiu de NOIRLab conté set anys de dades que fan pensar que hi ha desenes de milers d’asteroides esperant que algú els descobreixi. Com diu Matthew Payne, director del Minor Planet Center, que no ha participat en el desenvolupament de THOR: “Em sembla fantàstic. Crec que és molt interessant i també ens permet fer un bon ús de les actuals dades arxivades”.
En aquests moments l’algoritme està configurat per trobar només asteroides del principal cinturó, amb òrbites entre Mart i Júpiter, i no asteroides pròxims a la Terra, és a dir, els que podrien xocar amb el nostre planeta. Identificar asteroides pròxims a la Terra és més difícil perquè es mouen més de pressa. Com que les diferents observacions del mateix asteroide poden estar més separades pel que fa al temps i la distància, l’algoritme ha de fer més càlculs numèrics per fer les connexions. “No hi ha dubte que funcionarà –diu Moeyens–. No hi ha cap motiu pel qual no hagi de funcionar. El que passa és que no he tingut l’oportunitat de provar-ho”.
Un algoritme en lloc d’un telescopi
Per a Lu, THOR és una manera diferent d’aconseguir els mateixos objectius que tenia fa una dècada. Aleshores la B612 Foundation es plantejava un projecte ambiciós i molt més car. L’organització sense ànim de lucre es disposava a construir, llançar i fer funcionar el seu propi telescopi espacial, el Sentinel. En aquells moments, Lu i els altres dirigents del B612 se sentien frustrats per la lentitud del rastreig de roques espacials. El 2005 el Congrés va aprovar per llei que la NASA localitzés i rastregés, abans del 2020, el 90% dels asteroides pròxims a la Terra amb un diàmetre de 140 metres o més. Però els legisladors no van arribar a entregar els diners per dur a terme aquesta missió i, quan va expirar el termini, s’havien trobat menys de la meitat d’aquests asteroides.
A la B612 Foundation li resultava molt difícil recaptar 450 milions de dòlars procedents de donants privats per finançar el Sentinel, sobretot perquè la NASA s’estava plantejant la possibilitat de disposar d’un telescopi espacial propi per trobar asteroides. Quan la Fundació Nacional de Ciències dels EUA va donar el vistiplau per construir l’Observatori Rubin, la B612 va reconsiderar els seus plans. Com explica Lu: “Podíem fer un gir ràpid de 180 graus i dir: «¿Amb quina altra estratègia podem resoldre el problema que tenim la missió de resoldre?»”. En lloc de debatre un projecte de telescopi que costa gairebé mig milió de dòlars, pot contribuir a aquestes iniciatives amb investigacions menys cares, com la THOR. La setmana passada va anunciar que havia rebut donacions per un import d’1,3 milions de dòlars per finançar més estudis sobre eines computacionals en núvol per a la ciència dels asteroides. També ha rebut una subvenció de Tito’s Handmade Vodka que s’ha d’afegir a 1 milió de dòlars d’altres donants.
L’Observatori Rubin farà les seves primeres observacions de prova d’aquí a un any i entrarà en funcionament d’aquí a dos. Segons Ivezic, amb deu anys d’observacions de Rubin, juntament amb altres cerques d’asteroides, es podria aconseguir per fi l’objectiu del 90% fixat pel Congrés nord-americà.
Copyright: The New York Times
Traducció de Lídia Fernández Torrell