Na początku grudnia 2022r. ogłoszono wyniki czerwcowych konkursów na granty badawcze NCN. W ramach naszego Instytutu finansowanie uzyskały projekty: “Masowe badanie efektu poczerwienienia widm planetoid” dr Dagmary Oszkiewicz (OPUS) oraz projekt “Ulepszenie orbit potencjalnie niebezpiecznych planetoid” mgr Karoliny Dziadury (Preludium). Konkurs OPUS przeznaczony jest dla naukowców na wszystkich etapach kariery naukowej, a konkurs Preludium dla doktorantów.
Dr Dagmara Oszkiewicz przy współpracy z prof. Przemysławem Bartczakiem będzie badać efekt poczerwienienia widm planetoid. Projekt ten planowany jest na 4 lata. W drugim z projektów mgr Karolina Dziadura, pod nadzorem dr Dagmary Oszkiewicz oraz prof. Przemysława Bartczaka zajmie się problemem udokładniania orbit potencjalnie niebezpiecznych planetoid poprzez uwzględnienie tzw. poprawki astrometrycznej związanej z przesunięciem fotocentrum względem środka masy planetoidy.
Streszczenie projektu dr Dagmary Oszkiewicz:
Jednym z głównych zadań planetologii jest wyjaśnienie procesów powstawania i ewolucji Układu Słonecznego oraz powstawania planet (w szczególności planet typu ziemskiego). Doskonałym narzędziem do badania tych zagadnień są planetoidy, pozostałości po etapie budowania planet. Ich skład mineralogiczny i rozmieszczenie w Układzie Słonecznym jest jednym z głównych wyznaczników składu pierwotnej mgławicy słonecznej, lokalizacji linii śniegu (odległość od Słońca poza którą temperatura jest na tyle niska, że woda i inne substancje lotne utrzymują się tyko w stanie stałym), a także lokalizacji powstawania planet typu ziemskiego czy gazowych olbrzymów.
Planetoidy odbijają światło słoneczne, dzięki czemu możliwe jest badanie ich widm i wyznaczanie ich składu mineralogicznego. Do tej pory widma wyznaczono tylko dla kilku tysięcy planetoid (z ponad miliona znanych obiektów). Ma to zmienić misja Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, która uzyska widma dla znacznie większej próbki, tj. dla 100 000 planetoid (dla 60 000 obiektów już w czerwcu 2022). W odróżnieniu od widm otrzymywanych z teleskopów naziemnych, Gaia uzyska widma na tak zwanych dużych kątach fazowych (kąt Słońce-planetoida-obserwator), co spowoduje znaczne utrudnienia w analizie uzyskanych widm ze względu na tzw. efekt poczerwienienia widm. Efekt ten zależy od właściwości rozpraszania światła powierzchni obserwowanych planetoid i do tej pory został przebadany tylko dla kilkunastu obiektów. Powoduje on zmiany w widmach planetoid, które w skrajnych przypadkach mogą prowadzić do błędnej klasyfikacji taksonomicznej oraz wyznaczenia nieprawidłowego składu mineralogicznego planetoid.
W tym projekcie użyte zostaną dane z dużych przeglądów nieba, aby wyznaczyć efekt poczerwienienia widm dla setek tysięcy planetoid, zwiększając próbkę planetoid z wyznaczonym efektem o kilka rzędów wielkości. Pozwoli to na uwzględnienie tego efektu przy analizie widm pochodzących z misji Gaia, a także tych naziemnych wyznaczonych na większych kątach fazowych. Sprostowanie błędnej klasyfikacji planetoid, a także nieprawidłowego składu mineralogicznego może doprowadzić do zmian w rozumieniu pierwotnego rozkładu pierwiastków we wczesnej Mgławicy Słonecznej, lokalizacji tzw. linii śniegu, miejsca powstawania planet, a co za tym idzie powstawania i ewolucji Układu Słonecznego.
Streszczenie projektu mgr Karoliny Dziadury:
Planetoidy to małe, skalne lub skalno-lodowe ciała krążące wokół Słońca. Codziennie odkrywane są nowe planetoidy, a liczba odkrytych obiektów przekracza już 1,2 miliona. Nasz Układ Słoneczny jest wciąż pełen nieodkrytych zagadek, a badanie go jest istotne zarówno dla poznania historii jego dynamiki, jak i dla badań zewnętrznych systemów planetarnych.
Ze wszystkich znanych planetoid aż 29 tysięcy należy do grupy Planetoid Bliskich Ziemi (NEA), a 2277 z nich to Potencjalnie Niebezpieczne Planetoidy (PHAs). Obserwacje, badania i udokładnianie orbit takich ciał jest niezwykle istotne, ponieważ obiekty te mogą obrać kurs kolizyjny z Ziemią. Dzieje się tak ponieważ orbity tych ciał ulegają ciągłym perturbacjom grawitacyjnym i niegrawitacyjnym. Na ten moment uważa się, że żaden ze znanych obiektów typu PHAs nie uderzy w naszą planetę w przeciągu najbliższych 100 lat. Mamy jednak świadomość, że trzeba je nieustannie monitorować i sprawdzać, gdyż nie jesteśmy w stanie wyznaczyć orbit planetoid z wystarczająco dobrą dokładnością.
Do wyznaczenia orbit planetoid wykorzystywane są pomiary astrometryczne pochodzące z teleskopów naziemnych, satelitarnych i radarowych. Takie obserwacje astrometryczne podlegają efektowi przesunięcia fotocentrum-barycentrum (różnica między zmierzonym fotocentrum a rzeczywistym środkiem masy obiektów). Taki efekt nigdy wcześniej nie został zastosowany do wyznaczania orbit dla grupy planetoid. W tym projekcie użyte zostaną najnowsze techniki i programy do wyznaczania orbit planetoid z grupy PHAs oraz NEA.
Osiągnęliśmy dokładność w obserwacjach, gdzie precyzja astrometrii pozwala nam zaobserwować różnicę w fotocentrum i barycentrum planetoid. Dlatego jest to doskonały moment na opracowanie metody do wyznaczenia tego przesunięcia i zastosowanie jej do badań tych obiektów. Pewne jest, że w przyszłości ta metoda i podejście będą wykorzystywane do wyznaczania prawdopodobieństw kolizji z Ziemią na co dzień. Offset fotocentrum-barycentrum został zaproponowany wiele lat temu, ale dopiero teraz mamy dane i narzędzia niezbędne do wykorzystania go do precyzyjnego wyznaczania orbit.
Głównym rezultatem tego projektu będzie metoda wyznaczenia orbit z wykorzystaniem przesunięcia fotocentrum-barycentrum oraz nowe wyznaczone orbity dla planetoid z grupy PHA i NEA.
04.01.2023, DO