原标题:在过去的三年里知识;对于在过去的三年里?
就自然卫星的数量而言,我们的地球并不在太阳系的前列。
土星和木星是巨大的行星,通常被数十颗卫星环绕。2019年,土星还发现了20颗新卫星,一举超越木星,成为太阳系已知卫星数量最多的行星。天王星和海王星各有近20颗卫星。
它是在太阳系内部的类地行星,地球只能勉强填满boss。
水星和金星比我们离太阳更近,它们没有卫星。火星的外侧有两颗卫星,每颗只有几公里大。至于我们美丽的地球,还有两颗天然卫星,其中一颗是我们熟悉的月亮,不比水星小多少。
嗯,地球有一个新月,但它没有图片那么夸张…… | Youtube
等等!你是说,地球有两颗卫星?除了月亮,还有另一个吗?它在哪里?我看不见它!
别看。另一颗卫星,也是一颗微型卫星,只有两米大,比肉眼可见的最暗的恒星暗几百万倍。它是上个月被发现的,但也许它不习惯地球引力的限制,下个月就会离开。
卡塔林娜在天空测量中的发现
2020年2月15日晚,一个快速移动的小天体突然出现在卡特琳娜巡天中心1.5米望远镜的视野中,在4个照片序列中标出了4条短轨迹。
对于专门研究近地天体的卡特琳娜来说,看到这么小的飞行生物并不罕见。正在进行观测的天文学家卡珀·维尔茨乔斯和泰迪·普鲁恩定期向国际天文学联盟的小行星中心报告,并将其标记为新发现的近地天体候选者。
小行星中心还定期通知参与全球合作的望远镜进行后续观测,以获得其准确的轨道。
找到2020年CD3 |亚利桑那大学卡塔利娜天空调查的4个30秒曝光照片序列
两位天文学家在报告中发现这个家伙移动得太快了。四个照片序列的开始和结束之间的间隔大约是半个小时,并且它花费如此短的时间来穿过上面图8所示的角视野,该角视野几乎是肉眼看到的满月的1/4大小。此外,在每张照片的30秒曝光中,它还标记了一个清晰的轨迹。如此快速的移动表明它可能在空和地球附近之间运行。
是经过门口的近地小行星吗?
随着世界各地其他天文台的增加,观测数据变得越来越详细。一天后,天文学家率先在社交媒体上发帖称:这可能是几年前被地球引力捕获的一颗小卫星!附22小时观测数据拟合的轨道。然后,这一天在互联网上引发了激烈的讨论。
有人推测它可能是高轨道上的人造天体,比如发射其他行星探测器时中途落下的火箭助推器,或者高轨道卫星。然而,随着更多观测数据的出现,其轨道测量越来越精确,这与人工天体数据库中的轨道记录不一致。
这可能是一个没有记录的人造天体吗?与自然天体相比,人造天体经常反射更多的阳光,因此它们的轨道也受到太阳光压力的显著影响。然而,随后对新发现的小天体的观测数据表明,它的轨道似乎没有受到太阳光压力的显著影响。因此,这种可能性也可以排除。
国际天文联合会小行星中心宣布2020年CD3电子公告
10天后,即2月25日,小行星中心发出电报,授予其临时编号2020 CD3,代表2020年2月上半月发现的第79颗小行星,并将其归类为“临时捕获物体(TCOS)”或“临时卫星”。
这是历史上第二个属于这一类别的天体。
临时卫星2020 CD3的混沌轨道
这个临时工大约有2米长...不,这是一颗临时卫星。它以前不在这里,将来还会留在这里。它只是在地球的引力场中转了几圈。地球和月球符合这个小家伙如此随机的轨迹吗?
别说,这个轨道是由地球和月球商定的。
2020年CD3的轨道将从2017年开始绕地球运行,并于2020年4月从左下角离开。白色代表月球轨道|托尼·邓恩
根据现有观测数据,天文学家将2020 CD3放入地球和月球的共同重力场中,并对其进行了回顾性数值模拟。结果显示,直到2017年左右,它才慢慢进入地球重力场并被捕获。这一逗留持续了三年。
由于地球和月球这两个大天体的引力,它几乎没有稳定的周期轨道,而是一个非封闭的混沌轨道。这意味着在其运行过程中,它没有一段时间可以安全地绕地球完成一个完整的圆圈,但它看起来确实像一个临时工人,在地球的邻居空周围游荡。
如果没有月球,地球捕获的小天体可能就像火星捕获的两颗小卫星一样,会停留很长时间。事实上,由于月球的存在,每当一个被捕获的小天体接近月球时,都会被它的引力踢或拉。一段时间后,它会遇到月球太多,所以小天体将获得太多的轨道能量,并最终逃脱地球的吸引力。
这也表明,曾经被地球捕获并有可能在未来被捕获的小天体只能是“临时卫星”,不能右转。
2020 CD3动态轨迹|托尼·邓恩
通过高精度数值模拟,2020 CD3在过去和未来的轨迹可以被比较准确地观察到。
当它离地球最近时,它只有地球和月球之间距离的1/5,大约是地球同步轨道的1倍。当它最远时,它运行到地球和月球之间距离的4.5倍,并且几乎逃脱地球的引力。
将数值模拟的时间轴转向未来,将会发现它在1月中旬经过了最后一个近地点,并开始离开地球轨道。
当它在2月15日被发现时,它离地球大约30万公里,稍微靠近地球和月球之间的距离,它的表观亮度是20等。
当临时卫星的分类和编号于2月25日正式宣布时,它已经移动到2.5倍地月距离,其视亮度为23等。小型望远镜很难再次观察到它。
到4月初,它将完全脱离地球的引力控制,再次成为一颗围绕太阳运行的小行星。
2020年CD3亮度随时间的变化|汉诺威
在过去的三年里,这颗微型卫星一直伴随着地球和月球,但是天文学家无法及时找到它。直到我们和地球说再见,我们才偶然发现它,但是仔细研究它已经太晚了,我们不得不说一些遗憾。
只有两颗“临时卫星”
2020 CD3是地球历史上第二颗“临时卫星”,第一颗是2006 RH120。2006年卡塔利娜天空调查也发现了它。一年后,在2007年,它脱离了地球的束缚,成为一颗围绕太阳运行的小行星。
在接下来的14年里,全世界发现了成千上万个新的靠近地球的小天体,但是没有一个被地球捕获。好不容易现在找到了另一个,人家已经离开了...
2006 RH120的动态轨迹|地平线系统,JPL,美国宇航局,凤凰7777
为了在将来弥补这些遗憾,我们必须首先理解为什么它们如此罕见。
主要原因如下:
首先,存在时间短。就像之前讨论的2020 CD3的混沌轨道一样,月球带来的引力扰动使它们只能绕地球运行几年。
其次,捕获条件很苛刻。在被地球捕获之前,它们的轨道不仅应该靠近地球,而且应该与地球在同一轨道上。在此基础上,只有当它们以一定的速度和方向进入地球的周围环境时,它们才能被捕获,否则它们只会从地球周围遥远的地方飞走。然而,值得注意的是,这些小物体一旦被捕获,也往往会被反复捕获。
第三,这种类型的天空测量项目远远没有饱和。如果把夜晚比作星星之海,那么这样的搜索无异于大海捞针。搜索的望远镜数量不够,或者效率不够高。以卡特琳娜巡天项目中的1.5米望远镜为例,其视场为5平方度,相当大。与全天41252.96平方度的总面积相比,这台望远镜只能覆盖万分之一的天空。该望远镜的30秒曝光极限约为21.5秒,不能看到小于1米的小物体。天空测量项目的不足导致大量候选天体错过了发现窗口。
这也是最重要的原因。
正在建设中的薇拉·鲁宾天文台| LSST项目/国家自然科学基金/光环
近年来的一些研究表明,地球暂时捕获小行星的概率可以达到0.2%~0.3%。考虑到今天近地小行星的估计数量是100万到1000万,任何时候都可能有至少一颗大约一米长的临时卫星围绕地球运行。然而,它们太暗了,无法达到今天大多数天空观测的灵敏度极限。
幸运的是,薇拉·鲁宾天文台(维拉·鲁宾天文台)的大型综合观测望远镜(LSST)即将完工。在最初的10年观测中,预计会发现大量的地球临时卫星。
2016年8月22日,澳大利亚南部的火球监测网络记录到一个进入大气层的低速火球。根据它的缓慢速度,它的前身可能是地球的一颗临时卫星,大小约20厘米。
空开放地球轨道
CD3 2020是由卡特琳娜的天空调查项目发现的。该调查项目的科学目标是发现和跟踪近地天体,分析其轨道、大小和组成,并研究其统计分布和轨道动力学演变。如果它们的轨道与地球相交,最近的距离小于地月距离的20倍,直径约为140米,它们被归类为对地球有潜在危险的物体。
迄今为止,记录在案的小型近地天体约有20,000个,其中9%是潜在威胁物体,约2,000个并不多。通过连续的跟踪观测,轨道预测对于一个直径超过100米的大家伙来说已经足够精确了,而且在未来100年内几乎不可能撞上地球。
包括所有已知的近地天体在内,大约有1000颗直径超过1公里。在火星和木星之间的主要小行星带中,有100万颗大小相同的小行星。相比之下,地球的轨道是完全空开放的。
位于夏威夷莫纳克的南北双子天文台的8米望远镜拍摄的2020年CD3位于中心。当它相对于背景恒星高速移动时,当望远镜跟踪2020 CD3观测时,最初静止的背景恒星将沿着与2020 CD3运动相反的方向跟踪轨迹。这次观测使用了红、绿、蓝三个通道,所以恒星的轨道是红、绿、蓝
仅考虑2020年的CD3,一个汽车大小的近地天体,目前大约有10,000个发现。
他们中有多少人能飞近地球?
如果范围限于地球和月球之间的距离,那么在过去的一年里,里约已经有50次飞越。想象50辆汽车停在半径38万公里的圆盘上。谁能发现它?
如果范围缩小到地球本身,每年只有一两块陨石会闯入地球大气层,然后它们会变成火球并在高层大气中燃烧,使得陨石几乎不可能落到地面。
地球也是这样运行的。为了研究太阳系中的小行星,美国国家航空和宇宙航行局发射了奥西里斯-雷克斯号,围绕直径为500米的近地小行星贝努鸟运行。任务持续了7年。日本先后发射了隼鸟2号和隼鸟2号,分别对近地小行星“丝川”和“柳谷”进行了6至7年的取样和返回。
2018年,美国宇航局的冥王星飞往小行星贝努(左),而JAXA的隼鸟2号(右)正在小行星龙宫检查| MASA行星日志。
看着此刻刚刚离开地球的2020 CD3,并回想起2006 RH120,科学家们不禁创造了一个新的大脑洞——与其设计一个复杂的轨道在遥远的小行星上着陆,为什么不去参观被送到门口的小行星呢?
一方面,LSST等大口径、高效率的天空测量项目即将启动,这将带来前所未有的高精度近地天体轨道数据。它还可能发现大量被地球捕获的临时卫星和大量低速飞越地球的小行星。随后的长期监测甚至可以追踪它们再次被地球捕获的可能性。
另一方面,可以预见,在不久的将来,世界各国的国有航天和私人航天也将继续提高火箭发射效率,为随时发射做好准备。一旦这些小天体的轨道合适,它们就可以出发执行探索任务。
将来,小行星可能会被取样,甚至在地球门口被开采。
那时,地球知道自然卫星的数量,也许真的有希望与那些巨型行星竞争!
参考
[1]https://www . syfy . com/syfy wire/the-earth-has-new-minimo-but-long
[2]
[3]https://catalina . LPL . Arizona . edu/news/2020/02/catalina-sky-survey-discovery-new-mini-moon-orbiting-earth
[4]https://minorplanetcenter.net/mpec/K20/K20DA4.html