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ASTEROIDEN
Zahlreiche unbekannte Asteroiden auf Hubble-Aufnahmen
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
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10. Mai 2022

Mit Unterstützung von Freiwilligen und künstlicher Intelligenz wurde jetzt 1701 Spuren von Asteroiden in Archivdaten des Weltraumteleskops Hubble entdeckt. Ein Drittel davon stammt von bereits bekannten Asteroiden, der Rest dürften vermutlich Spuren von bislang unbekannten Brocken sein, die wohl deutlich kleiner sind, als die Asteroiden, die von der Erde aus entdeckt werden können.

Spuren

Dieses Mosaik zeigt 16 unterschiedliche Datensätze des NASA/ESA Weltraumteleskops Hubble die im Rahmen des Bürgerbeteiligungsprojekts "Asteroid Hunter" untersucht wurden. In jedem Datensatz wurde die zeitliche Abfolge der Aufnahmen farblich markiert, wobei Blautöne die ersten Aufnahmen darstellen, in denen der Asteroid jeweils entdeckt wurde, und Rottöne die letzten. Bild: ESA / Hubble & NASA, S. Kruk (ESA / ESTEC), Hubble Asteroid Hunter citizen science team, M. Zamani (ESA / Hubble)   [Großansicht]

Im Juni 2019 startete eine internationale Gruppe von Astronominnen und Astronomen den "Hubble Asteroid Hunter", ein Bürgerbeteiligungsprojekt auf der Plattform Zooniverse. Ihr Ziel: die visuelle Identifizierung von Asteroiden in den Archivdaten des Hubble-Weltraumteleskops. "Was für den einen Astronomen nur Müll ist, kann für einen anderen Astronomen ein Schatz sein", scherzt Sandor Kruk, jetzt am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, der die Asteroiden-Studie leitete. Dabei werden Daten gesammelt, die bei den meisten Beobachtungen automatisch als Rauschen oder Störungen herausgefiltert werden. "Die Datenmenge in den Astronomiearchiven wächst exponentiell, und wir wollten uns diese erstaunlichen Daten zunutze machen."

Das Team untersuchte mehr als 37.000 zusammengesetzte Bilder, die zwischen dem 30. April 2002 und dem 14. März 2021 mit der Advanced Camera for Surveys und der Wide Field Camera 3 des Weltraumteleskops Hubble aufgenommen wurden und die über den gesamten Himmel verteilt sind. Bei einer typischen Beobachtungszeit von einer halben Stunde sollten die Asteroidenspuren auf diesen Bildern als Streifen zu sehen sein. "Aufgrund der Umlaufbahn und der Bewegung von Hubble selbst erscheinen die Streifen auf den Bildern gekrümmt, was es schwierig macht, Spuren von Asteroiden auf diesen Bildern zu klassifizieren – oder besser gesagt, es ist schwierig, einem Computer zu sagen, wie er sie automatisch erkennen soll", erläutert Kruk. "Deshalb brauchten wir Freiwillige für eine erste Klassifizierung, mit denen wir dann einen Algorithmus für maschinelles Lernen trainierten."

Und diese beteiligten sich eifrig: Die Website der "Hubble Asteroid Hunter" verzeichnete zwei Millionen Klicks, 11.482 Freiwillige fanden 1488 positive Klassifizierungen in etwa einem Prozent der Bilder. Die Astronomen nutzten diese Klassifizierungen der Laienwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler, um einen automatisierten Algorithmus für maschinelles Lernen in der Google Cloud zu trainieren und so in den verbleibenden Archivdaten nach weiteren Asteroidenspuren zu suchen. Dies führte zu 900 zusätzlichen Entdeckungen und einer Gesamtzahl von 2.487 möglichen Asteroidenspuren in den Hubble-Archivdaten.

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Drei Wissenschaftler, Kruk, Pablo García Martín von der Autonomen Universität Madrid und Marcel Popescu vom Astronomischen Institut der Rumänischen Akademie, prüften diese Spuren, wobei sie Spuren kosmischer Strahlung und andere Objekte ausschlossen. Der endgültige Datensatz enthielt schließlich 1701 Spuren in 1316 Hubble-Bildern. Von diesen konnten etwa ein Drittel als bekannte Asteroiden identifiziert werden, so dass 1031 nicht identifizierte Spuren übrig blieben.

Für eine eindeutige Identifizierung als Asteroid und die Berechnung einer genauen Umlaufbahn sind weitere Beobachtungen erforderlich, aber die Stichprobe weist interessante Charakteristiken auf: Die Objekte sind systematisch schwächer und daher wahrscheinlich kleiner als typische Asteroiden, die vom Boden aus entdeckt werden, haben aber eine ähnliche Geschwindigkeit und Verteilung am Himmel wie die bekannten Asteroiden im sogenannten Asteroidengürtel.

In weiteren Arbeiten werden die Astronomen die Krümmung der Spuren, die durch die Bewegung von Hubble entstanden sind, nutzen, um die Entfernung zu den Asteroiden zu bestimmen und ihre Bahnen zu untersuchen. "Asteroiden sind Überbleibsel aus der Entstehung unseres Sonnensystems; über sie können wir mehr über die Bedingungen bei der Geburt unserer Planeten erfahren", erklärt Kruk. "Aber es gab auch andere Zufallsfunde in den Archivbildern, denen wir derzeit nachgehen. Der Einsatz einer solchen Kombination aus menschlicher und künstlicher Intelligenz zur Durchsuchung riesiger Datenmengen ist ein großer Fortschritt, und wir werden diese Techniken auch bei anderen bevorstehenden Durchmusterungen einsetzen, beispielsweise mit dem Euclid-Teleskop."  Euclid, das 2023 starten soll, wurde zwar für die Aufnahme von Galaxien konzipiert, dürfte aber auch rund 150.000 Objekte in unserem Sonnensystem beobachten.

Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.

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siehe auch
VLT: Blick auf 42 Objekte im Asteroidengürtel - 13. Oktober 2021
Links im WWW
Kruk, S. et al. (2022): Hubble Asteroid Hunter – I. Identifying asteroid trails in Hubble Space Telescope images, A&A, 661, A85
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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