2022年11月6日 星期日

阿雷西博電波望遠鏡的小行星觀測遺產

天文學家發表了阿雷西博電波望遠鏡觀測資料所建立、目前最大的近地小行星(NEAs)雷達觀測數據集。這些資料將有助於瞭解它們的起源、保護地球免於受到撞擊,甚至未來對小行星的開發工作。

阿雷西博天文臺直徑305米的電波望遠鏡曾是世界上最大的單一盤面電波望遠鏡,在2020年崩塌後已確定不會再重建。它在2017年12月至2019年12月間最後一批對小行星所做的觀測數據,包括191顆近地小行星(NEAs),在經過阿雷西博小組人員的分析彙整後,已發表於「行星科學期刊」(Planetary Science Journal)。

團隊負責人 Anne Virkki(芬蘭赫爾辛基大學)將這項研究描述為行星科學家的一個 "數據寶庫"。在目錄中詳細列出的191顆小行星中,37顆有高精度數據及完整詳細的3-D模型,從雷達數據中分析這些資訊非常困難和耗時,通常一次只公布一顆小行星的資料。

16顆小行星的雷達數據影像,每幅影像的頂部是小行星比較接近地球的一側,右側為接近、左側為遠離。©Anne Virkki et al. / Planetary Science Journal 2022

雖然大部分小行星都是由光學觀測發現,但精確的雷達觀測可以讓天文學家能夠準確算出小行星的距離、速度、形狀和自轉周期等,甚至可以找出小行星表面10米大小的地形特徵。

阿雷西博小組的主要目標是支援 NASA 的行星防禦計畫,對NEA的特性瞭解越多,避開撞擊危機的機會就越大。但目前除了少數幾顆外,人類對其尚知之甚少。包括最近獲得成功的NASA雙小行星重定向測試(DART)任務,其目標的選擇也部分取決於阿雷西博的雷達數據。

小行星101955 Bennu的雷達數據影像(左),科學家並依此建立其模型(右)©NASA/Arecibo

論文中還包括幾項單獨發現。例如小行星2011 WN15和2014 SR339 的異常高雷達反射率,可能是因為它們富含金屬。在此之前只發現少數幾個富含金屬的NEA,它們可能是未來小行星採礦試驗任務的潛在目標。

近地小行星2017 YE5是一對質量大致相等的雙小行星©Arecibo/GBO/NSF/NASA/JPL-Caltech

對雙小行星 2017 YE5 的觀測則證實了其兩顆成員的質量大致相等,這是在NEAs族群中發現的第四組等質量雙小行星。此外,2017 YE5 似乎是 D型小行星,其特點是反射率非常低。通常這種富含有機物的小行星會在小行星帶外側被發現的,而 2017 YE5 是第一個在地球附近發現的 D型小行星。2017 YE5 對雷達波的散射則顯示其表面下有大量水冰,這類小行星有可能在太陽的加熱下,或與另一顆小行星相撞時產生水汽噴射,使其軌道發生改變。這種具有大量揮發性物質的NEAs 正是需要密切監測的對象,以防其軌道偏離而對地球產生威脅。

Virkki 表示這篇論文只是數據發布的開始,仍有許多高品質數據需要詳細分析,甚至可以用於規劃未來的小行星探測任務。不過在阿雷西博望遠鏡崩塌後,小組只能分析現有數據。美國國家科學基金會(NSF)10月已宣布將資助阿雷西博的教育中心,但不會資助重建,等於宣告了阿雷西博望遠鏡將正式走入歷史,這些資料也將成為其最珍貴的遺產。

Planetary Science Journal

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