小巨人：天文学家发现主带中最小的小行星

相反，较小的小行星，大小与公共汽车相当，碰撞地球的频率可能要高得多，几乎每几年就会发生一次。这些“十米小行星”，直径仅为几十米，更容易逃脱主要小行星带，转变为近地天体。当它们发生碰撞时，这些小而强大的太空岩石可以在大范围内产生显著的冲击波，例如1908年在西伯利亚通古斯河的撞击和2013年在乌拉尔切尔亚宾斯克的爆炸。观察在主要小行星带中的这些十米小行星可以提供对陨石起源的见解。

最近，麻省理工学院的天文学家们制定了一种方法，定位主要小行星带中最小的十米小行星——这个碎片场位于火星和木星之间，数百万颗小行星在此轨道运行。之前，他们能检测到的最小小行星约为1公里大小，但现在利用这一新技术，科学家们可以识别直径小至10米的小行星。

在《自然》期刊上发表的一项研究中，首席研究员德维特及其同事报告了他们在主要小行星带中成功发现超过100个新的十米小行星。这些太空岩石的大小从公共汽车大小到更大的几倍，标志着迄今在小行星带中发现的最小小行星。

该团队相信，这种方法也可以用来识别和监测可能接近地球的小行星。

“在它们接近我们星球时，我们可以检测到直径为10米的近地天体，”首席作者阿尔泰姆·布尔达诺夫解释道，他是麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究科学家。“现在，我们可以从更远的距离识别这些小行星，从而更精确地跟踪它们的轨道，这对于行星防御至关重要。”

研究的共同作者包括麻省理工学院行星科学教授朱利安·德维特和理查德·宾泽尔，以及来自多个机构的合作者。

图像变换

德维特和他的团队主要专注于搜索和研究系外行星——可能支持生命的太阳系外行星。他们是发现位于约40光年远的TRAPPIST-1周围的行星系统的团队成员。利用位于智利的过境行星和微行星小望远镜（TRAPPIST），他们确认该恒星包含岩石状、地球大小的行星，其中几个位于可居住区域。

自那时起，科学家们已将各种望远镜聚焦于TRAPPIST-1系统，利用不同波长对行星进行更深入的特征化，并寻找生命迹象。在此过程中，天文学家们常常需要过滤掉由于气体、尘埃和地球与恒星之间的行星体所造成的图像“噪声”，有时还包括经过的小行星。

“对于大多数天文学家而言，小行星常常被视为干扰其观测的麻烦，”德维特评论道。

出于对用于系外行星研究的数据是否也可以重新用于发现我们太阳系中小行星的好奇，德维特和布尔达诺夫探索了一种称为“移位叠加”的技术，该技术最初是在1990年代开发的。该方法涉及对同一领域的多张图像进行移位并叠加在一起，以查看是否有微弱物体在‘噪声’之上变得更加明显。

利用这种方法在主要用于遥远恒星拍摄的图像中寻找未知小行星呈现出挑战，由于需要测试的众多情境，要求庞大的计算资源。研究人员随后为每种情境移位了数千张图像，确定小行星的预测位置。

几年前，布尔达诺夫、德维特和麻省理工学院研究生萨曼莎·哈斯勒发现他们可以使用先进的GPU（图形处理单元）来快速处理大量的成像数据，完成这一工作。

该团队最初将此方法应用于SPECULOOS（寻找可居住行星阐明超冷恒星）调查的数据，该调查使用地基望远镜系统反复成像一颗恒星。他们的发现，加上来自南极洲一台望远镜的测量，证明他们能够在主要小行星带中定位大量新的小行星。

“一个未探索的空间”

在他们最新的研究中，团队试图通过分析来自NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的数据，寻找更小的小行星，JWST以对红外光的敏感度而闻名，而不是可见光。主要小行星带中的小行星在红外光中发出的信号比在可见光中要明亮得多，使得利用JWST的红外能力更容易发现它们。

将他们的技术应用于JWST拍摄的TRAPPIST-1图像，研究人员处理了超过1万张原本用于研究系统内行星潜在大气的图像。在分析图像后，他们在主要小行星带中识别出八个已知小行星，以及138个新小行星——每个直径在几十米以内，代表迄今为止检测到的最小的主带小行星。其中一些新小行星可能正朝着成为近地天体的方向移动，而其中一个可能是追随木星的特洛伊小行星。

“我们预计只会找到少数几个新天体，但实际数量超出了我们的预期，尤其是在小行星方面，”德维特评论道。“这表明我们正在探索通过高效碰撞级联形成的一类新小物体，这些碰撞将大小于100米的更大小行星分解。”

“这代表着一个我们正在进入的之前未绘制的领域，得益于现代技术，”布尔达诺夫补充道。“这证明了从不同角度审视数据可能产生的潜在结果。有时这会导致重大的发现，这就是其中之一。”

这项研究获得了海辛-西蒙斯基金会、捷克科学基金会和NVIDIA学术硬件赠款计划的部分资金支持。