thumbnail - Kho hình ảnh cũ của Kính viễn vọng Hubble vừa phát hiện thêm hơn 1.000 tiểu hành tinh mới

Kho hình ảnh cũ của Kính viễn vọng Hubble vừa phát hiện thêm hơn 1.000 tiểu hành tinh mới

Các nhà nghiên cứu vừa tìm thấy hơn 1.700 vệt của tiểu hành tinh trong dữ liệu Hubble được lưu trữ trong 20 năm qua. Trong khi nhiều tiểu hành tinh đã được biết đến trước đây, thì vẫn có hơn 1000 tiểu hành tinh vẫn còn là ẩn số. Liệu con số khổng lồ các tiểu hành tinh chưa được biết đến này có mang đến cho khoa học lợi ích gì không. Giống như tiểu hành tinh khác, chúng có thể nắm giữ những manh mối có giá trị về lịch sử của Hệ Mặt trời.

Dữ liệu hình ảnh từ kính thiên văn là nguồn tư liệu quý giá

Ngày càng có nhiều kính thiên văn thực hiện được nhiều quan sát hiệu quả hơn, và dữ liệu dữ liệu lưu trữ tổng hợp của chúng không ngừng tăng lên. Và đôi khi những khám phá ẩn chứa trong những dữ liệu đó vẫn đang chờ đợi những công cụ phân tích mới hoặc những nỗ lực đổi mới từ các nhà khoa học trước khi chúng được tiết lộ. Đó là những gì đã xảy ra với trường hợp của "Kẻ săn tiểu hành tinh Hubble"

Kính viễn vọng Hubble được phóng ra không gian vào năm 2019 bởi một nhóm các nhà thiên văn học. Đó là một dự án khoa học với mục tiêu xem xét dữ liệu của Hubble để tìm các tiểu hành tinh mới. Nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả dự án của họ trong một bài báo mới có tiêu đề "Kẻ săn tiểu hành tinh Hubble I. Xác định các dấu bết tiểu hành tinh trong hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble."

Tác giả chính là Sandor Kruk từ Viện Vật lý Ngoài Trái đất Max Planck. Kruk nói rằng "Thùng rác của một nhà thiên văn học này là kho báu của nhà thiên văn khác."


Kho hình ảnh cũ của Kính viễn vọng Hubble vừa phát hiện thêm hơn 1.000 tiểu hành tinh mới  

Tiểu hành tinh 2001 SE101 đi qua phía trước Tinh vân Con cua

Dữ liệu mà họ tìm kiếm phần lớn đã bị loại bỏ khỏi các nỗ lực quan sát khác vốn không tập trung vào các tiểu hành tinh. Trong nhiều trường hợp, dữ liệu có thể xuất hiện dưới dạng nhiễu và được loại bỏ để làm nổi bật các phần tử khác nhau, nhưng tất cả các dữ liệu thứ cấp, chưa được khai thác này vẫn được lưu trữ và có sẵn. Lượng dữ liệu trong kho lưu trữ thiên văn học đang tăng lên theo cấp số nhân và các nhà nghiên cứu muốn tận dụng nguồn dữ liệu tuyệt vời này.

Những nỗ lực mới để phát hiện các tiểu hành tinh 

Dự án mới đã kiểm tra hơn 37.000 hình ảnh được tổng hợp từ Kính viễn vọng Hubble. Chúng được chụp trong khoảng thời gian từ ngày 30 tháng 4 năm 2002 đến ngày 14 tháng 3 năm 2021 bằng Máy ảnh Nâng cao cho Khảo sát và Máy ảnh Trường rộng 3 trên Kính viễn vọng Không gian Hubble. Hầu hết các hình ảnh đều phơi sáng dài 30 phút, vì vậy các dấu hiệu của tiểu hành tinh xuất hiện dưới dạng các vệt cong.

Các vệt này khiến cho máy tính phải vật lộn để phát hiện ra chúng. Đó là nơi nền tảng Zooniverse và các nhà khoa học công dân xuất hiện. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng do quỹ đạo và chuyển động của chính Hubble, các vệt có vẻ cong trong hình ảnh, điều này gây khó khăn cho việc phân loại các đường mòn của tiểu hành tinh - hay nói đúng hơn là rất khó để cho máy tính biết cách tự động phát hiện chúng.

Nhóm cho biết họ cần tình nguyện viên để thực hiện phân loại ban đầu, sau đó chúng tôi sử dụng để đào tạo một thuật toán học máy.  11.482 nhà khoa học công dân đã tham gia phân loại các hình ảnh. Trên trang của "Thợ săn tiểu hành tinh Hubble" tại Zooniverse đã có hơn 2 triệu lượt nhấp và các tình nguyện viên đã cung cấp 1488 phân loại tích cực trong khoảng 1% hình ảnh.

Công việc của những tình nguyện viên tham gia này đã đào tạo một thuật toán máy học để tìm kiếm phần còn lại của hình ảnh một cách nhanh chóng và chính xác hơn. Thuật toán tồn tại trong Google Cloud và sau khi được đào tạo, nó đã đóng góp 900 phát hiện khác cho tổng số 2487 dấu hiệu của tiểu hành tinh tiềm năng trong dữ liệu của Hubble. 

Sau đó, các nhà khoa học chuyên nghiệp tiếp tục với vai trò của họ bằng việc xem xét các kết quả. Họ đã loại trừ những thứ như tia vũ trụ và các vật thể khác, dẫn đến 1701 vệt được tìm thấy trong 1316 hình ảnh Hubble. Khoảng một phần ba trong số chúng là các tiểu hành tinh đã biết, để lại 1031 dấu hiệu của tiểu hành tinh chưa được xác định.


Kho hình ảnh cũ của Kính viễn vọng Hubble vừa phát hiện thêm hơn 1.000 tiểu hành tinh mới  


Chẳng hạn như trong hình ảnh trên là tập hợp 16 bộ dữ liệu khác nhau từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA được nghiên cứu như một phần của dự án khoa học công dân Asteroid Hunter. Mỗi bộ dữ liệu này được gán màu dựa trên trình tự thời gian của lần phơi sáng, theo đó tông màu xanh thể hiện lần phơi sáng đầu tiên mà tiểu hành tinh được chụp và tông màu đỏ thể hiện lần cuối cùng. 

Những tiểu hành tinh mới sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về Hệ Mặt Trời

Các quan sát tiếp theo sẽ xác nhận có bao nhiêu trong số chúng thực sự là những tiểu hành tinh mới được phát hiện và xác định quỹ đạo của chúng. Một số trong số 1031 tiêu hành tinh này có thể sẽ không được xác nhận, nhưng phần lớn còn lại sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quần thể tiểu hành tinh trong Hệ Mặt trời của chúng ta.

Những tiểu hành tinh này trước đây đã thoát ra khỏi sự phát hiện vì chúng mờ hơn và có thể cũng nhỏ hơn nhiều so với hầu hết các tiểu hành tinh khác được phát hiện từ mặt đất. Đây là dự án nghiên cứu đầu tiên với báo cáo được xuất bản trong khuôn khổ của dự án Thợ săn tiểu hành tinh Hubble. Những báo cáo tiếp theo các tác giả dự kiến sẽ sử dụng hình dạng công của các vệt tiểu hành tinh để các định quỹ đạo và khoảng cách của chúng.

Tất cả những tiêu hành tinh đều là tàn tích từ thời sơ khai của Hệ Mặt Trời, hầu hết là từ tước khi các hành tinh hình thành. Chúng giống như những viên nang thời gian của tự nhiên, và chúng duy trì các điều kiện trong hệ thống sơ khai. Đó cũng là lý do vì sao các nhà thiên văn học rất quan tâm đến chúng, hiện tại nhóm của Kruk đã gửi tàu vũ trụ để thu thập mẫu từ các tiểu hành tinh như Bennu và Ryugu.

Các tiểu hành tinh là tàn tích từ sự hình thành Hệ Mặt trời của chúng ta, có nghĩa là chúng ta có thể tìm hiểu thêm về các điều kiện khi các hành tinh của chúng ta được sinh ra.


Kho hình ảnh cũ của Kính viễn vọng Hubble vừa phát hiện thêm hơn 1.000 tiểu hành tinh mới  


Hình ảnh trên là bản đồ bầu trời của các Vật thể trong Hệ Mặt trời (SSO) được xác định trong các hình ảnh lưu trữ của Hubble. Những ngôi sao màu xanh cho thấy các tiểu hành tinh đã được xác định, còn các vòng tròn màu cam hiển thị vị trí của các đối tượng mà nhóm không tìm thấy bất kỳ liên kết nào với SSO. Hình thái dương được hiển thị bằng màu đỏ, còn các khoảng trống đối lập tương ứng với mặt phẳng Galactic, mà HST không quan sát được. 

Tương lai sẽ có nhiều nghiên cứu dựa trên kho hình ảnh lưu trữ có sẵn

Các nhà nghiên cứu đều cho rằng sẽ khá tiết kiệm khi dùng chính những hình ảnh hiện có để có những khám phá mới. Việc sử dụng dữ liệu lưu trữ được tạo ra bởi các chiến dịch chụp ảnh có mục tiêu khoa học chính nằm ngoài Hệ Mặt trời là thông lệ phổ biến trong khoa học về tiểu hành tinh.

Đây cũng không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học sử dụng kho hình ảnh cũ để có những phát hiện mới, chẳng hạn vào năm 2019,  các nhà nghiên cứu đã sử dụng hình ảnh lưu trữ từ các cuộc khảo sát ngoại hành tinh để xác định hơn 1800 tiểu hành tinh, với 182 khám phá tiềm năng mới.

Các nhà thiên văn muốn hiểu biết đầy đủ về quần thể tiểu hành tinh của Hệ Mặt trời vì nó giúp làm sáng tỏ lịch sử của Hệ Mặt trời. Mô tả chi tiết về các thiên thể nhỏ trong Hệ Mặt trời đặt ra những hạn chế đối với các kịch bản hình thành Hệ Mặt trời khác nhau, đưa ra các dự đoán cụ thể về kích thước và sự phân bố quỹ đạo của các vật thể như một hàm của thời gian. Đặc biệt, cả quá trình di cư của các hành tinh khổng lồ và các dòng thác va chạm đều có ảnh hưởng đến kích thước và sự phân bố quỹ đạo của các tiểu hành tinh có thể được phát hiện bằng các cuộc khảo sát quan sát có mục đích đặc biệt.

Những cuộc khảo sát có mục đích thường rất tốn kém về chi phí và thời gian, đồng thời cũng gặp phải sự cạnh tranh gay gắt từ các nhà nghiên cứu khác với các trọng điểm khác. Vì thế, việc dựa trên những dữ liệu lưu trữ có sẵn có thể được xem là "một mũi tên trúng nhiều đích". 

Việc sử dụng sự kết hợp giữa con người và trí tuệ nhân tạo để dò tìm lượng dữ liệu khổng lồ là một yếu tố thay đổi cuộc chơi lớn và các nhà nghiên cứu chp biết họ sẽ áp dụng các kỹ thuật này cho các cuộc khảo sát sắp tới khác, chẳng hạn như với kính thiên văn Euclid.

Nguồn sciencealert

Chủ đề liên quan

Chủ đề khác