شهرونددانشمندان بیش از 1000 سیارک را از تصاویر آرشیوی عکس هابل پیدا کردند!!

قدرت ترکیبی علم شهروندی و یادگیری ماشینی منجر به کشف بیش از 1000 سیارک جدید در تصاویر آرشیوی گرفته شده توسط تلسکوپ فضایی هابل شده است.

دنباله سیارکی در تصویر سحابی خرچنگ توسط هابل رد کم نور 2001 SE101، سیارکی کمربند اصلی که قبلا شناخته شده بود، به صورت رگه‌ای خمیده ظاهر می‌شود که از پایین سمت چپ به سمت راست در نزدیکی مرکز سحابی از تصویر سحابی خرچنگ عبور می‌کند. ESA / Hubble & NASA / M. Thévenot (@AstroMelina

بیش از 1000 سیارک ناشناخته قبلی در عکسهای قدیمی هابل – نه توسط ستاره‌شناسان حرفه‌ای، بلکه توسط شهرونددانشمندان و یک ماژول یادگیری ماشینی یافت شده است. بیل بوتکه، محقق سیارکی (موسسه تحقیقات جنوب غربی)  می‌گوید: «این کار نمونه‌ای عالی از این است که چگونه علم بی‌نظیر می‌تواند در مجموعه داده‌های بزرگ اتفاق بیفتد.

در طول سه دهه گذشته، صدها هزار تصویر از اعماق آسمان در آرشیو هابل به پایان رسیده است. گاهی اوقات، سیارکهای کوچک در حین نوردهی از میدان دید عبور می‌کنند و ردی کم رنگ روی عکس باقی می‌گذارند. چنین مسیرهای سیارکی معمولاً منحنی هستند، زیرا خود هابل نیز در مدار خود در حال حرکت است.

در سال 1998 رابین ایوانز و کارل استاپلفلد (هر دو در آزمایشگاه پیشرانه جت) با بازرسی بصری تصاویر هابل، دهها سیارک “بمب نوری” را کشف کردند. اما از آن زمان تاکنون، هیچ کس جستجوی اختصاصی دیگری انجام نداده است. استاپلفلدت می‌گوید: «ایوانز و من آنقدر مشغول پروژه‌های دیگر بوده‌ایم که نمی‌توانستیم با جریان تصاویر جدید هابل برای جستجو همراهی کنیم.

ساندور کروک (موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک، آلمان) و پابلو گارسیا مارتین (دانشگاه خودمختار مادرید، اسپانیا) رویکرد متفاوتی داشتند. با تکیه بر تجربه کروک با GalaxyZoo، یک برنامه علم شهروندی که در اصل برای کمک به اخترشناسان در طبقه‌بندی کهکشان‌ها ایجاد شده بود، برنامه مشابهی به نام هابل سیارک شکارچی توسعه دادند و از هزاران داوطلب از سراسر جهان کمک گرفتند.

معدنی برای سیارکها

شناسایی سیارکها در تصاویر هابل دشوار است. بیشتر مسیرها به شدت کم نور هستند. علاوه بر این، بینندگان باید آن‌ها را از دیگر مصنوعات مانند مسیرهای ماهواره‌ای، مسیرهای پرتوهای کیهانی (ناشی از برخورد ذرات باردار به آشکارساز) و کمان‌های عدسی گرانشی ضعیف تشخیص دهند.

کروک و همکارانش 37323 تصویر هابل را انتخاب کردند که در 20 سال گذشته با دوربین پیشرفته هابل برای بررسی و دوربین میدان وسیع 3 به دست آمده بود. آنها تصاویر را به چهار ربع تقسیم کردند که هر کدام توسط 10 داوطلب بازرسی شدند. وظیفه آنها شناسایی هر مسیر ممکن، علامتگذاری نقطه شروع و پایان و در صورت امکان، ارائه یک طبقه‌بندی بود.

تا پایان برنامه، 11482 داوطلب در 144559 ربع جستجو کردند. بین آنها، آنها با 1.78 میلیون طبقه‌بندی فردی (به طور متوسط ​​155 نفر برای هر نفر) به پایان رسیدند. با مقایسه انتقادی و ترکیب همه این داده‌ها، تیم به 1488 دنباله سیارکی بالقوه رسید – به طور متوسط ​​فقط یک مورد برای هر 100 ربع تصویر وجود داشت.

در همین حال، تیم کروک طبقه‌بندی‌های گزارش‌شده را به یک ماژول یادگیری ماشینی وارد کرد که با همکاری دانشمندان Google توسعه یافته بود. پس از آموزش کافی، الگوریتم حدود دو سوم مسیرهایی را دوباره کشف کرد که شهروند دانشمندان پیدا کرده بودند. علاوه بر این، تقریباً 1000 مسیر جدید را در تصاویر پیدا کرد که هیچ کس قبلاً به آنها نگاه نکرده بود.

استاپلفلدت که از دیدن پیشرفت این کار خوشحال است، می‌گوید: «در دسترس بودن و اشتیاق شهروند دانشمندان برای توسعه الگوریتم خودکار بسیار مهم بود. کروک موافق است. او می‌گوید: «در اصل، اکنون می‌توانیم به الگوریتم اجازه دهیم دنباله‌های سیارکی را در هر تصویر جدید هابل جستجو کند. “این هرگز بدون تلاش شهروند دانشمندان ممکن نبود.”

اما حتی با وجود 2,487 مسیر در دسترس، کار تیم هنوز تمام نشده است. کروک و دو عضو دیگر تیم به صورت بصری هر یک از آنها را بازرسی کردند و رویدادهای پرتوهای کیهانی باقیمانده را که به درستی شناسایی نشده بودند و همچنین شناسایی‌های نادرست یا مبهم را از بین بردند. در پایان، در مجموع 1701 دنباله سیارک معتبر باقی ماند.

سپس، تیم نتایج را با پایگاه داده موجود اجرام کوچک منظومه شمسی بررسی کردند که توسط مرکز سیاره کوچک اتحادیه بین‌المللی نجوم میزبانی شده بود. در 670 مورد، آنها مسیر را با یک شی شناخته شده شناسایی کردند. به عنوان مثال، سیارک نسبتاً درخشان 2001 SE101 از مقابل سحابی خرچنگ بر روی تصویری که هابل در سال 2005 به دست آمد عبور کرد. 1031 دنباله ناشناس بر جای گذاشت که اکثر آنها بسیار کم نور بودند: به طور متوسط ​​قدر 23.

کروک می‌گوید: «برای من، هیجان‌انگیزترین چیز این است که این نوع علم اصلاً با داده‌های هابل امکان‌پذیر است، علی‌رغم این واقعیت که هابل هرگز برای انجام این کار طراحی نشده است».

بوتکه به همان اندازه مشتاق است. او می‌گوید: «این مقاله نشان می‌دهد که راه‌های زیادی برای به حداکثر رساندن علمی وجود دارد که می‌توانیم از رصدهای تلسکوپی به دست آوریم، و این که منجمان آماتور کارآفرین می‌توانند نتایج واقعاً خوبی به دست آورند.»

با 1000 سیارک جدید چه باید کرد؟

در آینده، کروک و همکارانش شکل دنباله‌های سیارک‌های جدید را تجزیه و تحلیل خواهند کرد که به آنها امکان می‌دهد فاصله‌ها را استخراج کنند. سپس می‌توانند روشنایی مشاهده شده یک جسم را به تخمین اندازه فیزیکی آن ترجمه کنند. در نهایت، این کار اطلاعات دقیقتری در مورد توزیع اندازه کوچکترین اجرام در منظومه شمسی ارائه می‌دهد.

بوتکه می‌گوید: «ما می‌دانیم که کمربند اصلی [سیارک‌ها] به طور تصادفی تکامل یافته است و برخوردها فرآیند زمین‌شناسی اولیه هستند که بر سیارک‌ها تأثیر می‌گذارند». با بررسی تعداد اجسام کوچک موجود، ما ورودی حیاتی برای مدل‌های رایانه‌ای دریافت می‌کنیم که به ما امکان می‌دهد هم قدرت سیارک‌ها و هم مدت زمانی که احتمال دارد قبل از مختل شدن زنده بمانند، تخمین بزنیم که به ما در مورد تکامل سیارک به طور کلی اطلاعاتی را ارائه می‌دهد.

رنه لوریجس (آژانس فضایی اروپا، ESA) مشتاق همکاری آینده با شهروند دانشمندان در مأموریت اقلیدس ESA می‌باشد. اقلیدس دو سوم کل آسمان را با وضوحی مشابه با هابل ترسیم می‌کند تا ماده تاریک و انرژی تاریک در جهان را مطالعه کند. لوریجس می‌گوید: «در اقلیدس، تمرکز اصلی بر مورفولوژی کهکشان‌ها خواهد بود، اما ما همچنین انتظار داریم که حداقل 150000 جرم کوچک منظومه شمسی را در داده‌هایمان پیدا کنیم.»

ترجمه: سارا سیدحاتمی

CITIZEN SCIENTISTS FIND 1,000+ ASTEROIDS PHOTOBOMBING HUBBLE IMAGES

BY: GOVERT SCHILLING FEBRUARY 5, 2022

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/citizen-scientists-find-1000-asteroids-photobombing-hubble-images/