ÍMP de Física Extraterrestre

Tesoro de asteroides en el archivo del Hubble

17. Mayo 2022

Con una sofisticada combinación de inteligencia humana y artificial, los astrónomos descubrieron 1701 nuevos rastros de asteroides en datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble que abarcan los últimos 20 años. Si bien alrededor de un tercio podría identificarse y atribuirse a objetos conocidos, más de 1000 rastros probablemente corresponden a asteroides  que se desconocían. Estos asteroides no identificados son débiles y probablemente más pequeños que los asteroides detectados en estudios terrestres. Podrían dar a los astrónomos pistas valiosas sobre las condiciones en el sistema solar temprano, cuando se formaron los planetas.

En junio de 2019, en el Día Internacional del Asteroide, un grupo internacional de astrónomos lanzó el Hubble Asteroid Hunter, un proyecto de ciencia ciudadana en la plataforma Zooniverse. Su objetivo: identificar visualmente asteroides en datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble.

"Lo que para un astrónomo puede ser basura para otro puede ser un tesoro", bromea Sandor Kruk, ahora en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, quien dirigió el estudio. La mayoría de sus datos buscados se eliminan automáticamente en otras campañas de observaciones como ruido. "La cantidad de datos en los archivos de astronomía aumenta exponencialmente y queríamos hacer uso de estos increíbles datos". Tomadas entre el 30 de abril de 2002 y el 14 de marzo de 2021 con las cámaras ACS y WFC3 a bordo del Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos identificaron más de 37 000 imágenes compuestas apuntando por todo el cielo. Con un tiempo de observación típico de media hora, los rastros de asteroides deberían aparecer como rayas en estas imágenes.



Este mosaico consta de 16 conjuntos de datos diferentes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA que se estudiaron como parte del proyecto de ciencia ciudadana Asteroid Hunter. Cada uno de estos conjuntos de datos se asignó en función de la secuencia temporal de exposiciones, por lo que los tonos azules representan la primera exposición en la que se capturó el asteroide y los tonos rojos representan la última.

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Este mosaico consta de 16 conjuntos de datos diferentes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA que se estudiaron como parte del proyecto de ciencia ciudadana Asteroid Hunter. Cada uno de estos conjuntos de datos se asignó en función de la secuencia temporal de exposiciones, por lo que los tonos azules representan la primera exposición en la que se capturó el asteroide y los tonos rojos representan la última.


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"Debido a la órbita y el movimiento del propio Hubble, las rayas aparecen curvas en las imágenes, lo que dificulta la clasificación de los rastros de asteroides, o más bien es difícil decirle a una computadora cómo detectarlos automáticamente", explica Sandor Kruk. "Por lo tanto, necesitábamos voluntarios para hacer una clasificación inicial, que luego utilizamos para entrenar un algoritmo de aprendizaje automático". En números: Hubo 2 millones de clics en la página web de Hubble Asteroid Hunter, 11 482 voluntarios proporcionaron 1488 clasificaciones positivas en aproximadamente el 1 % de las imágenes. Los astrónomos utilizaron estas clasificaciones de los científicos ciudadanos para entrenar un algoritmo automatizado de aprendizaje automático en Google Cloud, para buscar rastros de asteroides adicionales en los datos de archivo restantes. Esto llevó a otras 900 detecciones y un total de 2487 posibles rastros de asteroides en los datos del archivo del Hubble.

Tres de los autores, Sander Kruk, Pablo García Martín de la Universidad Autónoma de Madrid y Marcel Popescu del Instituto Astronómico de la Academia Rumana, inspeccionaron estos senderos, excluyendo los rayos cósmicos y otros objetos, lo que llevó a un conjunto de datos final de 1701 rastros encontrados en 1316 imágenes del Hubble. De estos, alrededor de un tercio podrían identificarse como asteroides conocidos en el Centro de Planetas Menores, la base de datos más grande de objetos del Sistema Solar, dejando 1031 rastros no identificados.

Una identificación positiva como asteroide (con una órbita conocida) necesitará más observaciones, pero la muestra ya parece muy interesante: estos objetos son sistemáticamente más débiles y, por lo tanto, probablemente más pequeños que los asteroides típicos detectados desde el suelo, con una velocidad y distribución similares en el cielo que los asteroides conocidos en el llamado Cinturón Principal. En el trabajo de seguimiento, los astrónomos utilizarán las formas curvas de los rastros impresos por el movimiento del Hubble para determinar la distancia a los asteroides y estudiar sus órbitas.



Distribución en el cielo de los nuevos rastros en las imágenes de archivo del Hubble: círculos naranjas denotan los objetos no identificados, estrellas azules los asteroides identificados y conocidos. El plano de la eclíptica está marcado como una línea roja en esta proyección.

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Distribución en el cielo de los nuevos rastros en las imágenes de archivo del Hubble: círculos naranjas denotan los objetos no identificados, estrellas azules los asteroides identificados y conocidos. El plano de la eclíptica está marcado como una línea roja en esta proyección.

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"Los asteroides son restos de la formación de nuestro sistema solar, lo que significa que podemos aprender más sobre las condiciones cuando nacieron nuestros planetas", explica Sandor Kruk. "Pero también hubo otros hallazgos fortuitos en las imágenes de archivo, que actualmente estamos siguiendo. El uso de tal combinación de inteligencia humana y artificial para rastrear grandes cantidades de datos es un gran cambio de juego y también usaremos estas técnicas para otras próximas encuestas, como con el telescopio Euclid". "Aunque fue diseñado para obtener imágenes de galaxias, se estima que Euclides observa 150,000 objetos en nuestro Sistema Solar", agrega Rene Laureijs, científico del Proyecto Euclid y coautor de este estudio.