p Em um ano (talvez dois), o Observatório Vera C. Rubin no Chile entrará em operação e iniciará sua Pesquisa de Legado de Espaço e Tempo (LSST) de 10 anos. Usando seu espelho de 8,4 metros (27 pés) e câmera de 3,2 gigapixels, espera-se que este observatório colete 500 petabytes de imagens e dados. Também abordará algumas das questões mais urgentes sobre a estrutura e evolução do universo e tudo o que nele existe. p Um dos aspectos altamente esperados do LSST é como ele permitirá que os astrônomos localizem e rastreiem objetos interestelares (ISOs), que se tornaram de particular interesse desde 'Oumuamua voou pelo nosso sistema em 2017. De acordo com um estudo recente realizado por uma equipe da Universidade de Chicago e do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), o Observatório Rubin detectará cerca de 50 objetos durante sua missão de 10 anos, muitos dos quais poderemos estudar de perto usando missões de encontro.

p O artigo que descreve suas descobertas, que está sendo revisado para publicação no Planetary Science Journal, foi liderado por Devin Hoover, pesquisador do Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Chicago. Ele foi acompanhado por Darryl Seligman, um T.C. Chamberlin Postdoctoral Fellow com o Departamento de Ciências Geofísicas da University of Chicago; e Matthew Payne, um cientista pesquisador SAO do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

p Desde que a humanidade teve seu primeiro vislumbre de um objeto interestelar em 19 de outubro, 2017, os astrônomos contemplaram a possibilidade de se encontrar com futuros visitantes. Embora os astrônomos já tenham teorizado que nosso sistema solar é visitado por objetos interestelares algumas vezes por ano, 'Oumuamua o primeiro desses objetos já observado. Além disso, o modo como desafiava a classificação rapidamente levou à compreensão de que esse objeto foi o primeiro de seu tipo a ser observado.

p Isso gerou muita especulação sobre o que poderia ser, com possibilidades que variam de um iceberg de hidrogênio, um pedaço de um corpo semelhante ao de Plutão, um "coelho de poeira interestelar, "e até mesmo uma vela solar extraterrestre. Independentemente de sua verdadeira natureza, 'A mera existência de Oumuamua confirmou que as ISOs são estatisticamente significativas em nossa galáxia, que foi reforçado pela detecção de um segundo ISO (2I / Borisov) quase dois anos depois.

p Como o autor principal Devin Hooper explicou à Universe Today por e-mail, a perspectiva de estudar uma ISO é extremamente promissora, dado o que representam:"Os objetos interestelares representam os blocos de construção e sobras do processo de formação de planetas em sistemas extra-solares. Assim como os cometas e asteróides do sistema solar nos disseram mais sobre sua formação do que os próprios planetas, objetos interestelares nos dirão mais sobre a formação de planetas e estrelas do que exoplanetas e estrelas. Uma vez que esses objetos estão passando pelo sistema solar, podemos obter insights sobre os blocos de construção de planetas extra-solares sem viajar para outros sistemas planetários. "

p Por estas razões, a comunidade astronômica está ansiosa pela descoberta de mais objetos interestelares. Vários estudos já mostraram como novos instrumentos irão detectar vários desses objetos por ano, o que permitirá aos astrônomos restringir as propriedades desse tipo de objeto e determinar como 'Oumuamua e 2I / Borisov se encaixam na população geral.

p Por exemplo, pesquisadores indicaram que o Observatório Vera C. Rubin detectará vários ISOs por ano assim que o LSST começar. De forma similar, existem propostas para missões de interceptação rápida capazes de encontrar alguns desses objetos. Para determinar quantos objetos seriam detectáveis ​​e alcançáveis, Hoover e seus colegas fizeram uma série de simulações de computador que gerou uma população inteira de ISOs entrando no sistema solar.

p A densidade numérica dos objetos foi baseada no que a detecção de 'Oumuamua e 2I / Borisov implicava, ou seja, 10 ²⁶ em nossa galáxia, e um passando pelo sistema solar interno a qualquer momento. Para ver qual seria detectável pelo LSST, disse Hoover, eles desenvolveram três critérios de detectabilidade:

p "Primeiro, o ISO deve ter uma magnitude aparente mínima abaixo de 24; em outras palavras, deve ser brilhante o suficiente para ser observado pelo LSST. Segundo, o ISO deve atingir uma altitude acima de +30 graus; em outras palavras, deve ser alto o suficiente no céu ... Finalmente, o sol deve ter uma altitude abaixo de -18 graus; em outras palavras, o sol está abaixo do horizonte para tornar o céu suficientemente escuro no momento da observação. O segundo e o terceiro critérios garantem que os ISOs detectáveis ​​estejam significativamente distantes do sol no céu. "

p Se qualquer ISO passando pelo sistema solar interno satisfizer todos os três desses critérios em qualquer ponto ao longo de sua trajetória (coincidente com a campanha de observação de 10 anos do LSST), então foi considerado detectável. Eles descobriram que cerca de 20% das ISOs em sua população simulada seriam detectáveis ​​pelo LSST e alcançáveis ​​usando uma missão de encontro ISO dedicada. Isso equivale a cerca de um ISO sendo alcançável por ano entre 2022 / 23–2032 / 33.

p Olhando para o futuro próximo, esses resultados permitirão aos pesquisadores desenvolver estratégias de observação que maximizarão a probabilidade de detecção de ISOs e ajudarão a determinar quais futuras missões de encontro são viáveis. Hoover diz, "Especificamente, 1,69% das ISOs em nossa amostra são detectáveis ​​e alcançáveis ​​por uma missão de encontro com 30 km / s de delta-v. Exigimos ambos os critérios porque conhecemos apenas as trajetórias dos ISOs detectados, tornando possível enviar missões de interceptação para eles. Esse, claro, depende da descoberta de mais ISOs. À medida que a comunidade astronômica aprimora suas capacidades de detecção, vamos sondar um número muito maior de ISOs, permitindo-nos escolher entre uma ampla gama de alvos para uma missão de encontro. "

p Agora mesmo, há duas missões em desenvolvimento - a missão Comet Interceptor da ESA e o conceito NASA BRIDGE - ambas consideradas neste estudo por Hoover e seus colegas. Como Hoover indicou, essas missões terão um delta-v de 15 km / s (54, 000 km / h; 33, 554 mph) e 2 km / s (7, 200 km / h; 4, 474 mph) respectivamente. Isso fica aquém dos requisitos delta-v especificados em seu estudo, o que reduz consideravelmente a população de ISOs alcançáveis.

p Na verdade, os resultados obtidos por Hoover e seus colegas indicam que, com essas duas missões, a porcentagem de ISOs alcançáveis ​​diminuiu para 0,471% e 0,003% de sua amostra, respectivamente. Dada a densidade do número de ISOs em sua simulação, isso equivale a cerca de 1 ISO por ano que seria detectável e alcançável com o conceito BRIDGE da NASA. Contudo, existem muitas propostas para missões de interceptação com capacidades delta-v mais altas, como velas de luz e matrizes de energia direcionada. Mesmo missões mais lentas ainda têm uma chance de fazer um encontro.

p "Due to technological limitations, the delta-v capabilities of current missions are limited, but this does not make a rendezvous mission with an ISO impossible, " said Hoover. "Given the current estimate for the number density of ISOs within the solar system, ~100 are within the 5 AU sphere at any given time. Given the time it takes for a typical ISO to cross the 5 AU sphere, we calculated that the LSST should detect ~10 reachable targets for BRIDGE within its 10-year observational campaign. Assim, I would not rule out the possibility of low delta-v intercept missions."

p Olhando para a frente, the results of this study will be of considerable use to astronomers and space agencies. Beyond offering updated estimates on how many ISOs will be detectable soon, these results will also allow researchers to devise observation strategies that maximize the likelihood of detecting ISOs. Além disso, they underline the need for dedicated intercept missions capable of keeping up with ISOs that buzz our system!