¿Por qué la distribución de asteroides descubiertos en 2010 tiene una modulación radial?

Esta respuesta se vincula a uno de los excelentes videos de asteroides de Scott Manley Asteroid Discovery - 1970-2015 - Resolución 8K . La animación resalta las posiciones de los meteoros en el momento de su descubrimiento, y al observar uno puede ver la tecnología mejorar y notar patrones a medida que los instrumentos apuntan en diferentes direcciones para evitar la luz del Sol y (al menos a veces) la Luna. (hay música, ajuste el volumen en consecuencia)

A menudo hay patrones en forma de abanico que muestran las direcciones a las que apuntan los telescopios más sensibles con campos de visión modestos.

Sin embargo, noté que solo durante el año 2010, aproximadamente entre los números de asteroides 500,000y 520,000hay estrías radiales a ciertas distancias del Sol. No veo que esto suceda en ningún otro momento durante el video.

¿Es esto solo un artefacto de renderizado, o es real? Si es real, ¿qué causaría la modulación radial periódica de la sensibilidad, y solo en 2010?

nota 1: YouTube permite tasas de reproducción entre 25% y 200%, y resoluciones de video variables. Encontré un 25% y 1080p óptimos para mi conexión a internet y pantalla actuales.

nota 2: para aquellos con GIF deshabilitados, una imagen es un GIF.

nota 3: la segunda imagen contiene varias capturas de pantalla recortadas que destacan la "modulación radial periódica de la sensibilidad" en la detección de asteroides durante 2010, para fines de aclaración.

asteroids

— UH oh
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El gif que tienes allí también es prácticamente la única vez que hubo muchos descubrimientos alrededor de las 5 en punto. Ese parecía ser otro patrón duradero.

— curiousdannii

Una de las primeras versiones de ese video (creo que 1970-2012) incluye una voz en off de Scott explicando lo que está sucediendo.

— PlasmaHH

Respuestas:

Estoy bastante seguro de que el patrón radial encontrado en los datos es el resultado de la cadencia de muestreo de aproximadamente 90 minutos de WISE (dictada por la órbita del satélite), precisión astrométrica (aproximadamente 0.2 segundos de arco en las imágenes apiladas alrededor del lanzamiento, ver Wright et al. . 2010 ), y el número de parámetros libres para ajustar las órbitas de asteroides en función de esos datos. Vea, en las imágenes reales, los asteroides aparecen como puntos de luz que cambian apreciablemente entre cuadros. IIRC, esperaban de 7 a 12 observaciones por asteroide. Por lo tanto, tiene observaciones de 10 segundos que abarcan aproximadamente 15 horas para corregir los parámetros orbitales del asteroide alrededor del sol. Como puede imaginar, habrá más parámetros de los que se pueden ajustar perfectamente con un solo pase en este conjunto de datos solo.

En una conjetura: está relacionado con la cuantización en las estimaciones de incertidumbre y cómo se alimenta el algoritmo de ajuste de la órbita.

No conozco los detalles detrás del trazado de líneas, pero apuesto a que está relacionado con la precisión numérica utilizada en el procesamiento temprano de los datos. Han refinado las órbitas desde que usaron observaciones de pases separados por ~ 6 meses, o modificaron cómo manejan la precisión numérica en sus mediciones astrométricas desde entonces. Lo más probable es lo primero, pero estoy seguro de que si le preguntaste a Amy Mainzer (PI de NEOWISE y jefe de la parte de búsqueda de asteroides de la misión), Roc Cutri (jefe de la parte de creación de bases de datos y procesamiento de datos del equipo), o cualquiera de las personas en el equipo de Mainzer, podrían contarte más.

Antecedentes relevantes: yo era el estudiante graduado de Ned Wright (PI original de WISE ), y él me hizo diseñar y probar un algoritmo de búsqueda de asteroides en el período previo al lanzamiento (en última instancia, no lo usamos, escalaba como , IIRC, y los esfuerzos existentes en la literatura se ampliaron como o ). Terminé trabajando con la parte extragaláctica del equipo, de ahí mi incertidumbre sobre los detalles precisos de lo que hizo el equipo del sistema solar. Creo que les pregunté sobre las rayas durante una presentación, pero no recuerdo la respuesta, así que estoy bastante seguro de que la respuesta fue mundana e inevitable. $N^2$ $\log(N)$ $N\log(N)$

— Sean Lake
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Entonces, si te entiendo bien, ¿es un artefacto visual de errores de precisión / redondeo en las estimaciones orbitales?

— BradC

Entiendo tu explicación, muchas gracias! Si uno pudiera fijar la excentricidad a cero, entonces 15 horas en esta geometría y 0.2 segundos de arco podrían llevarlo a aproximadamente una parte por mil de distancia al Sol. Pero, por supuesto, uno no puede, por lo que no. Curiosamente, el espaciado de las estructuras en el video es de aproximadamente 0.1 UA. Estoy seguro de que no es tan simple como redondear, pero es divertido pensar que sí.

— uhoh

Pensé que el video mostraba el tiempo de aparición del objeto para su descubrimiento, pero el movimiento orbital sería el de elementos más establecidos una vez que se verificara y se le asignara una identidad oficial. Pero este es un video para consumo popular en lugar de para una audiencia puramente científica, por lo que las órbitas podrían basarse en las primeras estimaciones de la observación inicial. Muchas gracias por su respuesta y excelente explicación!

— uhoh

@uhoh el primer video fue hecho antes de que los elementos orbitales pudieran ser refinados.

— Sean Lake el

@uhoh la cifra de 0.2 segundos de arco es para estrellas (observadas principalmente por el canal de longitud de onda más corta, 3.4 micrones W1) con posiciones fijas en una pila codificada. No sé cuál era la precisión de un solo cuadro, pero es casi seguro que peor, y las observaciones de asteroides fueron impulsadas principalmente por las imágenes de 12 micras, W3, que era poco menos precisa (no tanto como lo sugieren las relaciones de límite de difracción) .

— Sean Lake

Respuesta basada en un malentendido de la pregunta, se dejó aquí porque contiene información útil sobre WISE.

Los patrones en forma de pastel que comienzan en 2010 son resultados de la misión WISE (vea la descripción del video). El patrón radial dentro de esas formas circulares no se explica en mi respuesta.

El Explorador de infrarrojos de campo amplio de la NASA ( WISE ) es un telescopio espacial lanzado en 2009 para mapear todo el cielo en longitudes de onda infrarrojas.

WISE tomó imágenes de todo el cielo dos veces antes de quedarse sin refrigerante en 2010. Luego realizó una breve misión llamada NEOWISE, para observar objetos cercanos a la Tierra (NEO) como asteroides y cometas, durante cuatro meses antes de ser hibernado en febrero de 2011. Menos de tres años después, en diciembre de 2013, el telescopio fue revivido para continuar su misión NEOWISE. Ese trabajo continúa hoy.

Mirando a WISE:

puedes ver que el telescopio es perpendicular a los paneles solares, por lo que tenderá a mirar objetos perpendiculares a la línea Tierra-Sol, lo que causa las bandas brillantes que ves en el video.

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

— Hobbes
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Gracias por identificar el instrumento, pero esto aún no explica el patrón. Si observas, las líneas (la estructura fina) de "la modulación radial periódica" son paralelas a la dirección de las órbitas de los asteroides. He agregado la nota 3 y una imagen para resaltar esta estructura. Parece estar referenciado a la distancia al Sol para cada asteroide.

— uhoh

Veo a que te refieres. La NASA solo visualiza los datos de WISE, y eso no muestra este patrón: jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6864 y si realmente desea llegar al fondo de esto, aquí está el original data: cneos.jpl.nasa.gov/stats/wise.html

— Hobbes

Hola gracias por los enlaces! OK, intentaré echar un vistazo.

— uhoh

El efecto ya está visible en el primer video lanzado en 2010: https://www.youtube.com/watch?v=S_d-gs0WoUw

Por lo que vale, intenté descargar el nuevo astorb.dat y trazarlo, pero no pude ver el efecto allí. Por lo tanto, bien podría ser que los asteroides de 2010 se basaran en datos preliminares de WISE y no fueran tan precisos, y los videos posteriores no hayan actualizado las animaciones anteriores.

Y de hecho, de los comentarios del video de 2010:

odysseus9672 : @szyzyg Hablé con el profesor Wright, el PI del proyecto, y me explicó que el trazado de bandas se debe al Minor Planet Center utilizando una técnica de adaptación aproximada a los datos de WISE. Creo que el razonamiento para esto (hemos dejado comentarios aprobados por Ned aquí), es que los datos de WISE tienen un tiempo de referencia relativamente corto (~ 24 a 48 horas), por lo que los errores en los ajustes orbitales serán bastante grandes de todos modos, así que no tiene sentido refinarlo mucho más allá de lo que admitirán las barras de error.

Scott Manley : @ odysseus9672 Me alegra escuchar una explicación, esto confirma mis sospechas y me hace preguntar cuántos objetos es probable que se vuelvan a perder en el futuro. La mayoría de los objetos descubiertos en el escaneo del borde de ataque en enero habrán pasado por oposición con la Tierra y la mayoría de las órbitas no han sido refinadas. Con suerte, la segunda pasada de la encuesta WISE comenzará a obtener arcos más largos en algunos de estos, pero WISE se quedará sin refrigerante antes de que pueda observar cada asteroide dos veces.

— jpa
fuente

Ah, eso es. Soy Odysseus9672 allí. :)

— Sean Lake

¡Gracias por excavar y publicar esta información! ¿Cuál es la fuente de la imagen?

— uhoh

Además, después del "comentario aprobado por Ned izquierdo" es mi propia especulación.

— Sean Lake el

@uhoh La imagen es mi propia trama con gnuplot de los datos aquí ftp.lowell.edu/pub/elgb/astorb.html . Es solo el número de línea frente al semieje mayor, por lo que podría simplificarse demasiado para mostrar el efecto, o los parámetros orbitales podrían actualizarse (muchos de los asteroides descubiertos originalmente en 2010 tienen una fecha de actualización posterior para la órbita en ese archivo).

— jpa