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O novo sistema melhora as capacidades do Centro de Estudos de Objetos Próximos à Terra do JPL da NASA para avaliar o risco de impacto de asteroides que podem se aproximar de nosso Planeta.
Até o momento, quase 28.000 asteroides próximos à Terra (NEAs) foram encontrados por telescópios de pesquisa que examinam continuamente o céu noturno, adicionando novas descobertas a uma taxa de cerca de 3.000 por ano. Mas à medida que telescópios de pesquisa maiores e mais avançados turbinam a pesquisa nos próximos anos, um rápido aumento nas descobertas é esperado. Em antecipação a esse aumento, os astrônomos da NASA desenvolveram um algoritmo de monitoramento de impacto de próxima geração chamado Sentry-II para avaliar melhor as probabilidades de impacto do NEA.
A cultura popular frequentemente descreve os asteroides como objetos caóticos que voam aleatoriamente ao redor de nosso sistema solar, mudando o curso de maneira imprevisível e ameaçando nosso planeta sem aviso prévio. Esta não é a realidade. Asteróides são corpos celestes extremamente previsíveis que obedecem às leis da física e seguem caminhos orbitais reconhecíveis ao redor do Sol.
Mas às vezes, esses caminhos podem chegar muito perto da posição futura da Terra e, por causa de pequenas incertezas nas posições dos asteroides, um impacto futuro da Terra não pode ser completamente descartado. Portanto, os astrônomos usam um software sofisticado de monitoramento de impacto para calcular automaticamente o risco de impacto.
Gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, o Centro de Estudos de Objetos Perto da Terra ( CNEOS ) calcula cada órbita NEA conhecida para melhorar as avaliações de risco de impacto em apoio ao Escritório de Coordenação de Defesa Planetária ( PDCO ) da NASA . O CNEOS monitorou o risco de impacto representado pelas NEAs com um software chamado Sentry, desenvolvido pelo JPL em 2002.
“A primeira versão do Sentry era um sistema muito capaz que estava em operação por quase 20 anos”, disse Javier Roa Vicens, que liderou o desenvolvimento do Sentry-II enquanto trabalhava no JPL como engenheiro de navegação e recentemente mudou-se para a SpaceX. “Foi baseado em uma matemática muito inteligente: em menos de uma hora, você poderia obter com segurança a probabilidade de impacto de um asteróide recém-descoberto nos próximos 100 anos - um feito incrível”.
Mas com o Sentry-II, a NASA tem uma ferramenta que pode calcular rapidamente as probabilidades de impacto para todos os NEAs conhecidos, incluindo alguns casos especiais não capturados pelo Sentry original. O Sentinela-II reporta os objetos de maior risco na Mesa Sentinela do CNEOS .
Calculando sistematicamente as probabilidades de impacto desta nova forma, os pesquisadores tornaram o sistema de monitoramento de impacto mais robusto, permitindo que a NASA avaliasse com segurança todos os impactos potenciais com chances tão baixas quanto algumas chances em 10 milhões.
Casos especiais
Conforme um asteróide viaja pelo Sistema Solar, a atração gravitacional do Sol dita o caminho de sua órbita, e a gravidade dos planetas também puxa sua trajetória de maneiras previsíveis. O Sentinela modelou com alta precisão como essas forças gravitacionais moldaram a órbita de um asteroide, ajudando a prever onde estará no futuro. Mas não poderia explicar as forças não gravitacionais, sendo as mais significativas as forças térmicas causadas pelo calor do Sol.
Conforme um asteroide gira, a luz do Sol aquece o lado diurno do objeto. A superfície aquecida irá girar para o lado noturno sombreado do asteróide e esfriar. A energia infravermelha é liberada à medida que esfria, gerando um impulso minúsculo, mas contínuo, no asteroide. Esse fenômeno é conhecido como efeito Yarkovsky, que tem pouca influência no movimento do asteroide em curtos períodos, mas pode mudar significativamente seu caminho ao longo de décadas e séculos.
Este vídeo explica como a órbita do asteróoe Bennu ao redor do Sol foi determinada considerando as forças gravitacionais e não gravitacionais, ajudando os cientistas a entender como a trajetória do asteroide mudará com o tempo.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA
“O fato de o Sentry não conseguir lidar automaticamente com o efeito Yarkovsky era uma limitação”, disse Davide Farnocchia, engenheiro de navegação do JPL que também ajudou a desenvolver o Sentry-II. “Cada vez que nos deparávamos com um caso especial - como asteróides Apophis , Bennu ou 1950 DA - tínhamos que fazer análises manuais complexas e demoradas. Com o Sentry-II, não precisamos mais fazer isso”.
Outro problema com o algoritmo Sentry original era que às vezes ele não podia prever com precisão a probabilidade de impacto de asteróides que passam por encontros extremamente próximos com a Terra. O movimento desses NEAs é significativamente desviado pela gravidade do nosso Planeta, e as incertezas orbitais pós-encontro podem aumentar dramaticamente. Nesses casos, os cálculos do antigo Sentinela poderiam falhar, exigindo intervenção manual. Sentry-II não tem essa limitação.
“Em termos de números, os casos especiais que encontramos foram uma fração muito pequena de todos os NEAs para os quais calcularíamos as probabilidades de impacto”, disse Roa Vicens. “Mas vamos descobrir muito mais desses casos especiais quando a missão NEO Surveyor planejada da NASA e o Observatório Vera C. Rubin no Chile estiverem online, então precisamos estar preparados”.
Muitas agulhas, um monte de feno
É assim que as probabilidades de impacto são calculadas: quando os telescópios rastreiam um novo NEA, os astrônomos medem as posições observadas do asteróide no céu e as relatam ao Centro do Planeta Menor . O CNEOS então usa esses dados para determinar a órbita mais provável do asteroide em torno do Sol. Mas porque há pequenas incertezas na posição observada do asteroide, sua “órbita mais provável” pode não representar sua órbita verdadeira. A verdadeira órbita está em algum lugar dentro de uma região de incerteza, como uma nuvem de possibilidades em torno da órbita mais provável.
Para avaliar se um impacto é possível e estreitar onde a verdadeira órbita pode estar, o Sentinela original faria algumas suposições sobre como a região de incerteza pode evoluir. Em seguida, ele selecionaria um conjunto de pontos uniformemente espaçados ao longo de uma linha que mede a região de incerteza. Cada ponto representava uma possível localização atual ligeiramente diferente do asteroide.
O Sentinela então avançaria o relógio, observaria aqueles “asteroides virtuais” orbitando o Sol e veria se algum se aproximasse da Terra no futuro. Nesse caso, outros cálculos seriam necessários para “ampliar” para ver se algum ponto intermediário poderia impactar a Terra e, se o fizessem, estimar a probabilidade de impacto.
Vídeo: https://youtu.be/t94moJHoL2w
Esta animação mostra um exemplo de como as incertezas na órbita de um asteróide próximo à Terra podem evoluir com o tempo. Após o encontro de tal asteróide com a Terra, a região de incerteza torna-se maior, tornando a possibilidade de impactos futuros mais difícil de avaliar.
Créditos: NASA / JPL-Caltech
Sentry-II tem uma filosofia diferente. O novo algoritmo modela milhares de pontos aleatórios não limitados por quaisquer suposições sobre como a região de incerteza pode evoluir; em vez disso, ele seleciona pontos aleatórios em toda a região de incerteza. O algoritmo do Sentry-II então pergunta: Quais são as órbitas possíveis dentro de toda a região de incerteza que podem atingir a Terra?
Dessa forma, os cálculos de determinação orbital não são moldados por suposições predeterminadas sobre quais partes da região de incerteza podem levar a um possível impacto. Isso permite que o Sentry-II se concentre em mais cenários de impacto de probabilidade muito baixa, alguns dos quais o Sentry pode ter perdido.
Farnocchia compara o processo à procura de agulhas em um palheiro: as agulhas são possíveis cenários de impacto e o palheiro é a região de incerteza. Quanto maior a incerteza na posição de um asteróide, maior será o palheiro. O Sentinela cutucava aleatoriamente o palheiro milhares de vezes à procura de agulhas localizadas perto de uma única linha que se estende pelo palheiro. A suposição era que seguir essa linha era a melhor maneira de procurar agulhas. Mas o Sentry-II não assume nenhuma linha e, em vez disso, joga milhares de pequenos ímãs aleatoriamente em todo o palheiro, que rapidamente são atraídos e encontram as agulhas próximas.
“Sentry-II é um avanço fantástico na descoberta de pequenas probabilidades de impacto para uma grande variedade de cenários”, disse Steve Chesley, pesquisador sênior do JPL, que liderou o desenvolvimento do Sentry-II e colaborou com o Sentry-II. “Quando as consequências de um futuro impacto de asteroide são tão grandes, vale a pena encontrar até mesmo o menor risco de impacto escondido nos dados”.
Um estudo descrevendo Sentry-II foi publicado no Astronomical Journal em 1 de dezembro de 2021.
Mais informações sobre CNEOS, asteroides e objetos próximos à Terra podem ser encontradas em:
Para obter mais informações sobre o PDCO, visite:
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Ian J. O'Neill
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Califórnia
ian.j.oneill@jpl.nasa.gov
Karen Fox / Josh Handal / Alana Johnson
Headquarters, Washington
karen.c.fox@nasa.gov / joshua.a.handal@nasa.gov / alana. r.johnson@nasa.gov
Fonte: NASA / Editor: Tony Greicius / 08-12-2021
https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-next-generation-asteroid-impact-monitoring-system-goes-online
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Hélio R.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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