“Asteroides asesinos”: con un algoritmo, buscan detectar los que podrían impactar contra la Tierra

NUEVA YORK.- Ed Lu quiere salvar la Tierra de los asteroides asesinos. Por lo menos, el exastronauta de la NASA con un doctorado en física aplicada quiere detectar cualquier pedrusco que venga en esta dirección antes de que haga impacto en nuestro planeta, y si todo sale bien, con años de anticipación, para que la humanidad tenga chances de desviarlo.

El martes, la Fundación B612, un grupo sin fines de lucro que Ed Lu contribuyó a formar, anunció el descubrimiento de más de 100 asteroides. El nombre de su fundación es un guiño al libro El Principito, de Antoine de Saint-Exupéry: el B612 es el asteroide hogar del protagonista.

De por sí, el anuncio no es demasiado destacable: los nuevos asteroides son reportados casi diariamente por observadores de todo el mundo, desde aficionados con telescopios domésticos hasta sondas robóticas que escanean sistemáticamente el cielo nocturno.

Los notables es que B612 no construyó un nuevo telescopio, y ni siquiera se basa en observaciones de telescopios existentes. Por el contrario, los investigadores financiados por B612 aplicaron el poderío de computadoras de última generación para tamizar imágenes viejas, de años de antigüedad —412.000 de ellas pertenecientes a los archivos del Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de Estados Unidos (NOIRLab)— y detectar asteroides entre los 68.000 millones de puntos de luz cósmica captados en esas imágenes. “Es la manera moderna de hacer astronomía”, dice el investigador Lu.

La investigación se suma a los esfuerzos de “defensa planetaria” que han emprendido la NASA y otras organizaciones alrededor del mundo.

Hoy en día, solo se ha encontrado alrededor del 40% de los 25.000 asteroides de al menos 140 metros de diámetro que se estima están cerca de la Tierra. El otro 60% —alrededor de 15.000 rocas espaciales, cada una con el potencial de liberar la energía equivalente a cientos de millones de toneladas de TNT al hacer colisión con la Tierra—, siguen sin ser detectado.

Método

La Fundación B612 colaboró con Joachim Moeyens, graduado de la Universidad de Washington, y su asesor de doctorado, el profesor de astronomía Mario Juric. Junto a sus colegas del Instituto de Investigación Intensiva de Datos de Astrofísica y Cosmología de la universidad, desarrollaron un algoritmo capaz de examinar imágenes astronómicas, no solo para identificar los puntos de luz que podrían ser asteroides, sino también para determinar cuáles de esos puntos, capturados en imágenes tomadas en noches diferentes, son en realidad el mismo asteroide.

En concreto, los investigadores desarrollaron un método de descubrir lo que ya se había sido visto y pasó inadvertido.

Por lo general, los asteroides son descubiertos cuando se fotografía una misma parte del cielo varias veces durante el transcurso de una noche. Cada franja del cielo nocturno contiene infinidad de puntos de luz. Las estrellas y galaxias distantes mantienen su posición, pero los objetos mucho más cercanos, que están dentro del sistema solar, se mueven rápidamente y sus posiciones cambian en el transcurso de una noche.

A esa serie de observaciones de un solo objeto en movimiento durante una misma noche, los astrónomos la llaman tracklet. Ese tracklet da indicios de la dirección del movimiento del objeto, lo que permite a los astrónomos saber dónde buscarlo en las noches subsiguientes. También pueden analizar imágenes más antiguas en busca del mismo objeto.

Muchas observaciones astronómicas cuyo objetivo no es específicamente la búsqueda de asteroides inevitablemente registran o detectan alguno, pero en un momento y lugar únicos, y no consignan las múltiples observaciones necesarias para armar los tracklets.

Las imágenes de NOIRLab, por ejemplo, fueron tomadas principalmente por el telescopio de cuatro metros Victor M. Blanco, en Chile, como parte de un estudio de casi una octava parte del cielo nocturno para mapear la distribución de las galaxias en el universo.

Los otros puntos de luz fueron ignorados, porque no eran lo que buscaban los astrónomos. “Lo demás son solo datos aleatorios de imágenes aleatorias del cielo”, dice el doctor Lu.

Pero para Moeyens y Juric, un solo punto de luz que no es una estrella o una galaxia es un punto de partida para su algoritmo, al que llamaron THOR.

El algoritmo THOR

El movimiento de un asteroide es dictado por la ley de la gravedad. El algoritmo THOR elabora una órbita de prueba que se corresponde al punto de luz observado, asumiendo cierta distancia y velocidad. Luego calcula dónde estaría el asteroide en las noches posteriores y anteriores. Si aparece un punto de luz en los datos, podría ser el mismo asteroide. Si el algoritmo puede vincular cinco o seis observaciones en unas pocas semanas, el objeto detectado es un firme candidato a la categoría de asteroide.

En principio, las posibles órbitas de prueba para examinar son infinitas, y el cálculo demandaría una eternidad. Pero en la práctica, como los asteroides se agrupan alrededor de ciertas órbitas, el algoritmo solo tiene que analizar unos pocos miles de posibilidades meticulosamente seleccionadas.

Aún así, calcular miles de órbitas de prueba para miles de posibles asteroides potenciales es un titánico cálculo numérico. Pero ahora es factible gracias al advenimiento de esa superpotencia computacional que es “la nube” y su ingente cantidad de datos distribuidos en toda la web. Google contribuyó con la investigación brindando tiempo de trabajo en su plataforma Google Cloud.

Hasta ahora, los científicos han examinado alrededor de una octava parte de todas las imágenes de los archivos de NOIRLab de un mes en particular: septiembre de 2013. THOR arrojó 1354 posibles asteroides. Muchos de ellos ya figuraban en el catálogo de asteroides del Centro de Planetas Menores (MPC) de la Unión Astronómica Internacional. Algunos de ellos habían sido observados previamente, pero solo durante una noche, y la información del tracklet no fue suficiente para determinar con certeza su órbita.

Hasta el momento, el Centro de Planetas Menores ha confirmado 104 nuevos objetos descubiertos. El archivo de NOIRLab contiene siete años de datos, lo que sugiere que hay decenas de miles de asteroides a la espera de ser desenmascarados.

Datos

“Me parece increíble”, dice Matthew Payne, director del Centro, que no participó en el desarrollo de THOR. “Creo que es muy interesante y también permite darles un buen uso a los datos de archivo que ya tenemos”.

Por el momento el algoritmo está configurado para encontrar solo asteroides del cinturón principal —aquellos con órbitas entre Marte y Júpiter—, y no los asteroides cercanos que podrían colisionar con nuestro planeta. Identificar asteroides cercanos a la Tierra es más difícil, porque se mueven más rápido. Por lo tanto, de una observación a la siguiente de un mismo objeto, pueden haber pasado más tiempo, o más distancia, y en ese caso el algoritmo tiene que realizar más cálculos numéricos para establecer conexiones.

“Esto va a funcionar, no quedan dudas”, dice Moeyens. “No hay razón para que no funcione. Pero todavía no tuve oportunidad de probarlo.”

THOR no solo tiene la capacidad de descubrir nuevos asteroides a partir de imágenes viejas, sino que también podría revolucionar el futuro de la observación de los cielos. Tomemos por ejemplo el Observatorio Vera C. Rubin, anteriormente conocido como el Gran Telescopio de Sondeo Sinóptico, actualmente en proceso de construcción en Chile.

Financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Observatorio Rubin es un telescopio de 8,4 metros que escaneará a repetición el cielo nocturno para rastrear cambios a lo largo del tiempo.

Parte de la misión del observatorio es estudiar la estructura del universo a gran escala y detectar estrellas distantes en explosión, conocidas como supernovas. Más cerca de casa, el observatorio también apuntará a la detección de esa multitud de cuerpos más pequeños que un planeta que da vueltas alrededor del sistema solar.

Hace varios años, algunos científicos sugirieron que los patrones de observación del telescopio Rubin podrían ajustarse para que pudiera identificar más rastros de asteroides y, por lo tanto, localizar más rápidamente asteroides peligrosos, aún no descubiertos. Pero ese cambio habría ralentizado otras investigaciones astronómicas.

Si el algoritmo THOR funciona bien con los datos de Rubin, el telescopio ya no tendría necesidad de escanear el mismo parche del cielo dos veces por noche, lo que le permitiría cubrir el doble de superficie estelar.

“En principio, sería revolucionario, o al menos muy importante”, dice Zeljko Ivezic, director del telescopio y autor de un artículo científico que explica el funcionamiento de THOR.

Si el telescopio puede enfocarse en el mismo lugar del cielo cada dos noches, en vez de cada cuatro, podría beneficiar otras investigaciones, como la búsqueda de supernovas.

“Sería otro beneficio del algoritmo que ni siquiera tiene que ver con los asteroides”, dice Ivezic. “El ecosistema de la ciencia está cambiando por completo, porque el software ahora puede hacer cosas que hace apenas 20 años eran inimaginables.”

Por Kenneth Chang

(Traducción de Jaime Arrambide)

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