研究称鲁宾天文台LSST有望在近地小天体撞击前实现更早预警

维拉·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory,VRO)在启动观测后已展现出高频率的巡天能力。公开信息显示,天文台在2月某夜曾发出约80万个警报。除暗能量、超新星、活动星系核等远距离课题外,VRO也被寄望在近地天体(NEO)发现方面发挥作用,其空间与时间遗产巡天(LSST)预计将发现数百万小行星以及数万个潜在危险的近地天体。

一项即将发表于《天体物理学杂志》的研究进一步讨论了LSST在“迫近撞击体”方面的潜在贡献。该论文题为《LSST发现的迫近地球撞击体预测》,已在arXiv预印本平台公开。论文第一作者为伊恩·周(Ian Chow),来自美国西雅图华盛顿大学DiRAC研究所和天文学系。

研究将“迫近撞击体”定义为在撞击地球前于太空中被发现的自然天体。作者指出,这类目标为研究人员提供了对单个近地天体进行细致表征的机会,包括其作为小行星在太空中的性质,以及进入大气层后形成流星、最终可能以陨石形式落地的过程。

为评估LSST对迫近撞击体的探测效率,研究团队选取了NASA近地天体研究中心(CNEOS)数据库中的343个对象进行模拟。这些对象直径约1米,曾以火球形式进入地球大气层。研究人员使用巡天模拟器Sorcha,对上述目标在撞击前的可观测性进行模拟,以预测VRO在不同观测条件下的发现表现。

模拟结果显示,研究团队预计VRO每年可发现约1至2个直径1米及以上、即将撞击地球的近地天体。论文称,这将使目前此类目标的探测率提高至约两倍。研究还给出了时间尺度:在模拟中,撞击体的中位“发现时间”和“首次观测时间”分别约为撞击前1.57天和3.06天。

论文指出,1.57天的中位预警时间虽不长,但相较既往记录有所提升。研究称,迄今已发现的迫近撞击体中,最长预警时间为2016年的21小时;同时,模拟中也存在个别目标可在撞击前数周被发现的情况。

研究回顾称,迄今其他望远镜共探测到11个迫近撞击体,但发现样本存在北半球偏向,原因在于具备相关能力的设施多位于北半球。论文提到,最近一次案例发生在2024年:编号为2024 XA1的目标于2024年12月由美国亚利桑那州基特峰天文台在撞击前约10小时探测到,撞击地点位于俄罗斯偏远的萨哈共和国。

作者认为,位于南半球的VRO有望在一定程度上缓解这一观测偏差。论文称,在对CNEOS撞击体的LSST探测模拟中也观察到类似的“南半球撞击趋势”,这意味着鲁宾天文台可成为现有主要位于北半球的小行星巡天的补充。

研究认为,更早的发现将为后续观测争取时间,从而以更高精度获取撞击体的反照率、表面粗糙度、分类、旋转周期等信息,并为雷达等其他观测手段的介入创造条件。论文同时强调,延长观测弧线可提升轨道解算精度,从而更准确预测撞击地点,进而促进陨石回收。

论文还引用此前针对2023年一颗迫近撞击体的研究,称在快速调动观测资源后,可显著提高落点预测精度。相关研究显示,通过天体测量与火球观测得到的迫近撞击体2023 CX1轨迹差异仅18米。

研究团队指出,尽管多数撞击发生在海洋上、陨石回收难度较大,但更长的预警时间仍具意义。论文称,LSST带来的额外预警时间可能使得通过空中采样火球尘埃成为可能,作为地面陨石的替代,以便为更多迫近撞击体提供成分层面的“地面实证”。

作者在结论中表示,每年发现1至2个1米级迫近撞击体的估计可视为LSST能力的下限,并称LSST将首次使望远镜能够对米级撞击体开展系统性观测。论文同时指出,对多数目标而言,撞击前可用时间接近翻倍;对部分(通常更大)目标,预警时间可延长至数周,这将支持未来十年开展更协调的全球观测活动,包括轨道确定、流星观测与陨石回收,并为更大且更危险但更罕见的撞击体相关行星防御工作提供信息。


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