Por que a distribuição de asteróides descobertos em 2010 teve uma modulação radial?

Esta resposta está relacionada a um dos excelentes vídeos de asteróides de Scott Manley Asteroid Discovery - 1970-2015 - resolução de 8K . A animação destaca as posições dos meteoros no momento de sua descoberta e, observando-se a tecnologia melhorar e perceber padrões, os instrumentos são apontados em diferentes direções para evitar a luz do Sol e (pelo menos às vezes) da Lua. (há música, ajuste o volume de acordo)

Muitas vezes existem padrões em forma de leque que mostram as direções em que os telescópios mais sensíveis, com campos de visão modestos, são apontados.

No entanto, notei que apenas durante o ano de 2010, aproximadamente entre os números de asteróides 500,000e 520,000há estrias radiais a certas distâncias do Sol. Não vejo isso acontecer em nenhum outro momento durante o vídeo.

Isso é apenas um artefato de renderização ou é real? Se real, o que causaria a modulação radial periódica da sensibilidade, e somente em 2010?

nota 1: o YouTube permite taxas de reprodução entre 25% e 200% e resoluções de vídeo variáveis. Achei 25% e 1080p ideal para minha conexão e tela de Internet atuais.

nota 2: para aqueles com GIFs desativados, uma imagem é um GIF.

nota 3: a segunda imagem contém várias capturas de tela cortadas, destacando a "modulação radial periódica da sensibilidade" na detecção de asteróides durante 2010, para fins de esclarecimento.

asteroids

— uhoh
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O gif que você tem lá também é praticamente a única vez em que houve muitas descobertas por volta das 5 horas. Esse parecia ser outro padrão duradouro.

— precisa saber é o seguinte

Uma das primeiras versões desse vídeo (acho que 1970-2012) inclui uma voz de scott explicando o que está acontecendo.

— PlasmaHH

Respostas:

Tenho certeza de que o padrão radial encontrado nos dados é resultado da cadência de amostragem de aproximadamente 90 minutos do WISE (ditada pela órbita do satélite), precisão astrométrica (cerca de 0,2 arco-segundos nas imagens empilhadas ao redor do lançamento, veja Wright et al. 2010 ) e o número de parâmetros livres no ajuste das órbitas do asteróide com base nesses dados. Veja, nas imagens reais os asteróides aparecem como pontos de luz que se deslocam sensivelmente entre os quadros. IIRC, eles esperavam 7 a 12 observações por asteróide. Então você tem observações de 10 ish que duram 15 horas ou mais para fixar os parâmetros orbitais do asteróide em torno do sol. Como você pode imaginar, haverá mais parâmetros do que os que se encaixam perfeitamente com uma única passagem neste conjunto de dados.

Na suposição: está relacionado à quantização em estimativas de incerteza e como isso se alimenta no algoritmo de ajuste de órbita.

Não conheço os detalhes por trás da distribuição, mas aposto que está relacionado à precisão numérica usada no processamento inicial dos dados. Eles refinaram as órbitas desde que usaram observações de passes separados por ~ 6 meses ou modificaram como estão lidando com a precisão numérica em suas medidas astrométricas desde então. Provavelmente o primeiro, mas tenho certeza que você perguntou a Amy Mainzer (PI da NEOWISE e chefe da parte de caça de asteróides da missão), Roc Cutri (chefe da parte de criação de banco de dados e processamento de dados da equipe) ou qualquer pessoa da equipe de Mainzer, eles poderiam lhe contar mais.

$N^2$ $\log(N)$ $N\log(N)$

— Sean Lake
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Então, se estou entendendo direito, é um artefato visual de erros de precisão / arredondamento nas estimativas orbitais?

— BradC

Entendo sua explicação, muito obrigado! Se alguém pudesse fixar a excentricidade em zero, então 15 horas nessa geometria e 0,2 arcseg poderiam levá-lo a aproximadamente uma parte por mil de distância do Sol. Mas é claro que não se pode, por isso não. Curiosamente, o espaçamento das estruturas no vídeo é de cerca de 0,1 AU. Tenho certeza de que não é tão simples quanto arredondar, mas é divertido pensar assim.

— precisa

Eu achava que o vídeo exibia o momento da aparência do objeto até sua descoberta, mas o movimento orbital seria o de elementos mais estabelecidos, uma vez verificado e atribuído uma identidade oficial. Mas este é um vídeo para consumo popular e não para um público puramente científico, e portanto as órbitas podem se basear nas primeiras estimativas da observação inicial. Muito obrigado pela sua resposta e excelente explicação!

— uhoh

@uhoh, o primeiro vídeo foi feito antes que os elementos orbitais pudessem ser refinados.

— 31518 Sean Lake

@uhoh, o valor de 0,2 segundos de arco é para estrelas (observado principalmente pelo canal de menor comprimento de onda, 3,4 mícron W1) com posições fixas em uma pilha carregada. Eu não sei qual era a precisão de um único quadro, mas quase certamente pior, e as observações de asteróides foram impulsionadas principalmente pelas imagens de 12 mícrons, W3, que eram um pouco menos precisas (não pelas proporções de limites de difração sugeridas) .

— Sean Lake

Resposta baseada em um mal-entendido da pergunta, deixada aqui porque contém algumas informações úteis sobre o WISE.

Os padrões em formato de torta a partir de 2010 são resultados da missão WISE (veja a descrição do vídeo). O padrão radial nessas formas de torta não é explicado pela minha resposta.

O Wide Field Infrared Survey Explorer ( WISE ) da NASA é um telescópio espacial lançado em 2009 para mapear todo o céu em comprimentos de onda infravermelhos.

O WISE fotografou o céu inteiro duas vezes antes de ficar sem líquido refrigerante em 2010. Em seguida, ele fez uma breve missão chamada NEOWISE, para observar objetos próximos à Terra (NEOs), como asteróides e cometas, por quatro meses antes de ser colocado em hibernação em fevereiro de 2011 Menos de três anos depois, em dezembro de 2013, o telescópio foi revivido para continuar sua missão NEOWISE. Esse trabalho continua hoje.

Olhando para o WISE:

você pode ver que o telescópio é perpendicular aos painéis solares; portanto, ele tenderá a olhar objetos perpendiculares à linha Terra-Sol, o que causa as faixas brilhantes que você vê no vídeo.

https://www.space.com/33659-wise-space-telescope.html

— Hobbes
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Obrigado por identificar o instrumento, mas isso ainda não explica o padrão. Se você observar, as linhas (a estrutura fina) da "modulação radial periódica" são paralelas à direção das órbitas dos asteróides. Adicionei a nota 3 e uma imagem para destacar essa estrutura. Parece estar relacionado à distância do Sol para cada asteróide.

— uhoh

Eu vejo o que você quer dizer. A Nasa tem uma visualização apenas dos dados do WISE, e isso não mostra esse padrão: jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6864 e se você realmente quer chegar ao fundo disso, aqui está o original data: cneos.jpl.nasa.gov/stats/wise.html

— Hobbes

Ei, obrigado pelos links! OK, eu vou tentar dar uma olhada.

— uhoh

O efeito já está visível no primeiro vídeo lançado em 2010: https://www.youtube.com/watch?v=S_d-gs0WoUw

Pelo que vale a pena, tentei baixar o mais recente astorb.dat e plotar, mas não consegui ver o efeito lá. Portanto, é bem possível que os asteróides de 2010 tenham sido baseados em dados preliminares do WISE e não sejam tão precisos, e os vídeos posteriores não atualizaram as animações antigas.

E, de fato, a partir dos comentários do vídeo de 2010:

odysseus9672: @szyzyg Falei com o professor Wright, o projeto PI, e ele explicou que as faixas são devidas ao Minor Planet Center usando uma técnica de ajuste aproximada aos dados do WISE. O raciocínio para isso, acho (deixamos aqui os comentários aprovados pelo Ned), é que os dados do WISE têm uma linha de base de tempo relativamente curta (~ 24 a 48 horas); portanto, os erros nos ajustes orbitais serão bastante grandes, portanto, não faz sentido refinar muito além do que as barras de erro suportarão.

Scott Manley : @ odysseus9672 Fico feliz em ouvir uma explicação, isso praticamente confirma minhas suspeitas e me faz perguntar quantos dos objetos provavelmente serão perdidos novamente no futuro. A maioria dos objetos descobertos na varredura de ponta em janeiro passou por oposição à Terra e a maioria das órbitas não foi refinada. Espera-se que a segunda passagem da pesquisa WISE comece a obter arcos mais longos em algumas delas, mas o WISE ficará sem líquido refrigerante antes de poder observar todos os asteróides duas vezes.

— jpa
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Ah, é isso. Estou odysseus9672 lá. :)

— Sean Lake

Obrigado por cavar e publicar essas informações! Qual é a fonte da imagem?

— Uhh #

Além disso, após o "comentário aprovado pelo Ned à esquerda" é minha própria especulação.

— Sean Lake

@uhoh A imagem é minha própria plotagem com gnuplot a partir dos dados aqui ftp.lowell.edu/pub/elgb/astorb.html . É apenas o número da linha vs. o eixo semi-principal, por isso poderia ser muito simplificado para mostrar o efeito, ou os parâmetros orbitais poderiam ser atualizados (muitos dos asteróides descobertos originalmente em 2010 têm uma data de atualização posterior para a órbita nesse arquivo).

— JPA