È una ben nota convenzione astronomica che la Terra abbia un solo satellite naturale, che è conosciuta (in modo alquanto poco creativo) come "la luna". Però, gli astronomi sanno da poco più di un decennio che la Terra ha anche una popolazione di quelle che sono conosciute come "lune transitorie". Questi sono un sottoinsieme di oggetti vicini alla Terra (NEO) che vengono temporaneamente raccolti dalla gravità terrestre e assumono orbite attorno al nostro pianeta.

Secondo un nuovo studio condotto da un team di astronomi finlandesi e americani, questi orbiter catturati temporaneamente (TCO) potrebbero essere studiati con il Large Synoptic Survey Telescope (LSST) in Cile, che dovrebbe diventare operativo entro il 2020. Esaminando questi oggetti con il telescopio di nuova generazione, gli autori dello studio sostengono che impareremo molto sui NEO, e persino iniziare a condurre missioni presso di loro.

Lo studio, che recentemente è apparso sulla rivista Icaro , era guidata da Grigori Fedorets, uno studente di dottorato presso il dipartimento di fisica dell'Università di Helsinki. È stato raggiunto da fisici della Luleå University of Technology, il Data Intensive Research in Astrophysics and Cosmology (DIRAC) Institute dell'Università di Washington, e l'Università delle Hawaii.

Il concetto di TCO è stato postulato per la prima volta nel 2006 in seguito alla scoperta e alla caratterizzazione di RH120, un oggetto che misura da due a tre metri (da 6,5 ​​a 10 piedi) di diametro che normalmente orbita intorno al sole. Ogni 20 anni circa, si avvicina al sistema Terra-Luna e viene temporaneamente catturato dalla gravità terrestre.

Successive osservazioni di NEO come l'asteroide 1991 VG e la meteora EN130114 hanno aggiunto ulteriore peso a questa teoria e hanno permesso agli astronomi di porre vincoli alle popolazioni TCO. Ciò ha portato alla conclusione che i satelliti catturati temporaneamente sono suddivisi in due popolazioni. Da una parte, ci sono TCO, che fanno l'equivalente di almeno una rivoluzione intorno alla Terra durante la cattura.

Secondo, ci sono flyby catturati temporaneamente (TCF), che fanno l'equivalente di meno di un giro mentre vengono catturati. Secondo Fedorets e i suoi colleghi, questi oggetti sono un interessante obiettivo per la ricerca e l'appuntamento con i veicoli spaziali, o sotto forma di missioni di dimensioni CubeSat o di veicoli spaziali più grandi che potrebbero condurre missioni di ritorno dei campioni.

Per i principianti, lo studio di questi oggetti consentirebbe agli astronomi di limitare le dimensioni e la frequenza dei NEO che vanno da un decimo di metro a 10 metri di diametro, che non sono ben compresi. Tipicamente, questi oggetti sono troppo piccoli e troppo deboli per essere osservati efficacemente dalla maggior parte dei telescopi e delle tecniche.

Il monitoraggio e lo studio di questa classe speciale di NEO è dove entra in gioco l'LSST. A causa della sua alta risoluzione e sensibilità, l'LSST dovrebbe diventare una delle strutture principali per la scoperta di NEO e oggetti potenzialmente pericolosi che altrimenti sarebbero molto difficili da rilevare. Come ha detto Fedorets a Universe Today via e-mail:

"[E] anche per LSST, la stragrande maggioranza delle lune transitorie sarà troppo debole per essere scoperta. Però, sarà l'unico rilevamento in grado di scoprire regolarmente eventuali lune transitorie... Le caratteristiche di LSST che sono particolarmente adatte per il rilevamento TCO includono:un ampio campo visivo; magnitudo limite V=24,7, consentire il rilevamento di oggetti deboli; modalità operativa con osservazioni back-to-back e follow-up rapido dello stesso campo inizialmente nella stessa notte, aiutando a identificare gli oggetti trascinati in rapido movimento."

Una volta installato e funzionante, il telescopio LSST condurrà un'indagine di 10 anni che affronterà alcune delle domande più urgenti sulla struttura e l'evoluzione dell'universo. Questi includono i misteri della materia oscura e dell'energia oscura e la formazione e la struttura della Via Lattea. Dedicherà anche del tempo di osservazione al sistema solare nella speranza di saperne di più sulle popolazioni di pianeti minori e sui NEO.

Per determinare quanti TCO rileverà LSST, il team ha eseguito una serie di simulazioni. Il loro lavoro si basa su uno studio precedente condotto nel 2014 dal Dr. Bryce Bolin di Caltech e colleghi, in cui hanno valutato le strutture astronomiche attuali e di prossima generazione. È stato questo studio a suggerire che l'LSST sarebbe estremamente efficace nel rilevare le lune transitorie.

Per il loro studio, Fedorets ha riconsiderato il lavoro di Bolin e ha condotto la propria analisi. Scrisse, "[Una] popolazione sintetica di lune transitorie è stata eseguita attraverso la simulazione di puntamento LSST. L'analisi iniziale ha mostrato che il Moving Object Processing System di LSST poteva riconoscere solo tre oggetti in quattro anni (cadenza di tre rilevamenti in un periodo di 15 giorni). Questo sembrava [come] un piccolo numero, quindi abbiamo eseguito un'analisi aggiuntiva. Abbiamo selezionato tutte le osservazioni con almeno due osservazioni, e ha eseguito la determinazione dell'orbita e il collegamento orbitale con metodi alternativi al MOPS. Questo trattamento speciale ha aumentato di un ordine di grandezza il numero di candidati lunari transitori osservabili".

Alla fine, Fedorets e il suo team hanno concluso che utilizzando l'LSST e il moderno software di identificazione automatica degli asteroidi, in particolare, un sistema di elaborazione di oggetti in movimento (MOPS):un TCO potrebbe essere scoperto una volta all'anno. Tale tasso potrebbe essere aumentato a un TCO ogni due mesi se vengono sviluppati strumenti software aggiuntivi specificamente per l'identificazione di TCO che potrebbero integrare un MOPS di base.

In definitiva, lo studio dei TCO sarà vantaggioso per gli astronomi per una serie di ragioni. Per i principianti, esiste un divario tra lo studio di asteroidi più grandi e bolidi più piccoli, piccole meteore che bruciano regolarmente nell'atmosfera terrestre. Quelli che cadono nel mezzo, che in genere misurano tra uno e 40 metri (~ da tre a 130 piedi) di diametro, attualmente non sono ben vincolati.

"Le lune transitorie sono una buona popolazione per limitare quell'intervallo di dimensioni, come a quelle gamme di dimensioni, dovrebbero apparire regolarmente ed essere rilevati con LSST, " dice Fedorets. "Inoltre, I TCO sono obiettivi eccezionali per le missioni [in situ]. Sono stati consegnati "gratuitamente" nelle vicinanze della Terra. Perciò, per raggiungerli è necessaria una quantità relativamente piccola di carburante. Le potenziali missioni potrebbero essere progettate come missioni di sorvolo in situ (ad es. della classe CubeSat), o come primi passi nell'utilizzo delle risorse degli asteroidi".

Un altro vantaggio dello studio di questi oggetti è che aiuteranno gli astronomi a comprendere meglio gli oggetti potenzialmente pericolosi (PHO). Questo termine è usato per descrivere gli asteroidi che attraversano periodicamente l'orbita terrestre e rappresentano un rischio di collisione. Sebbene abbiano caratteristiche osservative simili ai TCO, possono essere individuati solo in base alle loro orbite.

Certo, Fedorets ha sottolineato che mentre i TCO trascorrono mesi in orbite geocentriche, una possibile missione per studiarne uno dovrebbe essere di natura a risposta rapida. Per fortuna, l'ESA sta sviluppando una tale missione sotto forma di Comet Interceptor, che sarà lanciato su un'orbita stabile di letargo e attivato una volta che una cometa o un asteroide entra nell'orbita terrestre.

Una maggiore comprensione dei satelliti temporanei della Terra, oggetti potenzialmente pericolosi e asteroidi vicini alla Terra sono solo uno dei tanti vantaggi che dovrebbero derivare dai telescopi di prossima generazione come l'LSST. Questi strumenti non solo consentiranno agli astronomi di vedere più lontano e con maggiore chiarezza, ampliando così la nostra conoscenza del sistema solare e del cosmo, potrebbero anche garantire la nostra sopravvivenza a lungo termine come specie.