Scopo del progetto:
Orbit@home è un progetto gestito da Pasquale Tricarico (un ricercatore italiano emigrato negli Stati Uniti) del Planetary Science Institute (PSI), istituto non-profit fondato nel 1972, che ha collaborato con la NASA (National Aeronautics and Space Administration, wiki ) in diverse missioni spaziali. Pasquale collabora con Ed Beshore, Steve Larson, Andrea Boattini del Catalina Sky Survey (CSS) e Gareth Williams del Minor Planet Center (MPC).
Lo scopo di Orbit@home è quello di produrre ed ottimizzare una strategia di ricerca dedicata alle indagini astronomiche sui near-Earth asteroids (asteroidi vicini alla Terra).
Il punto di partenza in questa ricerca è la lunga serie di osservazioni astronomiche di asteroidi accumuluta nel corso dell'ultimo decennio. Durante questo periodo l'attività in questo campo è cresciuta esponenzialmente, grazie all'introduzione di apparecchiature elettroniche (CCD) che hanno rimpiazzato le tradizionali pellicole fotografiche nell'acquisizione di dettaglliate immagini del cielo notturno. Di conseguenza, non è fuori dal comune, oggi, per un po' telescopio dedicato osservare migliaia di asteroidi in una singola notte, molti dei quali sono solitamente già conosciuti, e scoprirne qualche dozzina di nuovi, dei quali pochissimi sono near-earth asteroids.
Quando un telescopio coglie un immagine del cielo, solo una piccola frazione di tutti gli asteroidi in questo campo sono visibili e dunque rilevati. Nella figura che segue mostriamo un esempio, in cui i puntini rossi sono gli asteroidi osservati mentre i puntini verdi rappresentano tutti gli asteroidi conosciuti nella regione del cielo che è stata fotografata.
Il fattore principale che determina se un asteroide è osservato o meno è la sua luminosità. Gli asteroidi che sono grandi e vicini sono più luminosi e più facili da osservare di quelli piccoli e lontani. Ma ci sono anche altri fattori, come l'apparente velocità dell'asteroide nel cielo, la sua altitudine sull'orrizonte, e la densità delle stelle sullo sfondo, che possono avere importanti effetti. Nella figura seguente mostriamo un esempio del relativo peso di ogni fattore
Determinare queste curve di efficienza è necessario al fine di identificare quali asteroidi possono essere osservati e quali no in una data notte. E' a questo punto che il potere di orbit@home entra in gioco. Una volta che abbiamo definito la performance di un telescopio vogliamo sapere, per ogni possibili NEA, la probabilità di essere osservato durante quella singola notte. Le orbite che sono testate in questo processo coprono l'intera gamma che è allocata ai NEA, in questa dettagliata griglia che ci permette di tracciare con precisione gli asteroidi lungo il decennio analizzato. Il risultato finale per una singola notte è mostrato nella figura seguente dove le regioni rosse stanno per gli asteroidi con una prbabilità media superiore del 1/1000 di essere osservate in quella notte, e le regioni verdi per una probabilità di 1/10000.
Queste probabilità sono relativamente basse per una singola notte, ma la probabilità cumulativa su un lungo periodo può crescere piuttosto rapidamente e raggiungerà asintoticamente l'unità. Ciò che succede tipicamente è che dentro una data piccola regione orbitale, veri NEA sono scoperti, mentre la probabilità cumulativa cresce anch'essa. La ratio tra gli asteroidi scoperti e la probabilità cumulativa produce un'importante stima del numero totale di NEA dentro quella regione orbitale. Due esempi sono mostrati nella figura seguente:
Sulla sinistra, la curva N_knows mostra che solo all'incirca 80 dei 100 asteroidi sono stati scoperti nel decennio 2000-2010, mentre la curva "completness" nel riquadro sotto traccia la probabilità cumulativa di osservare ognuno dei 100 asteroidi nello stesso periodo. La ratio delle due curve fornisce la stima per N_pop, la popolazione totale, che è sempre vicina ai 100 asteroidi con i quali abbiamo iniziato. La popolazione stimata diventa sempre più accurata man mano che il tempo passa, e l'area grigia indica l'incertezza sulla popolazione stimata.
Un'importante conseguenza di questo lavoro, che ci rende in grado di sviluppare una strategia di ricerca, è la possibilità di stimare la differenza tra la popolazione totale di NEA e il numero di essi conosciuto. In altre parole, possiamo raggiungere una stima di come molti NEA sono ancora sconosciuti, mai osservati prima, con una mappa molto dettagliata della loro distribuzione orbitale. Questo significa che per ogni futura notte osservata, possiamo preparare precedentemente una mappa del cielo della distribuzione di questi asteroidi sconosciuti, e usarla per pianificare la ricerca. Un esempio è mostrato di seguito, dove gli asteroidi di una particolare regione orbitali sono visualizzati. L'area grigia rappresenta la regione orbitale, mentre i punti neri rappresentano la frazione che può essere effettivamente osservata in quella notte.
La mappa del cielo della distribuzione degli sconosciuti NEA rappresenta lo strumento principale della strategia di ricerca sviluppata in orbit@home.
Il progetto orbit@home è ospitato presso il Planetary Science Institute a Tucson, Arizona. PSI fa ricerca e fornisce approfondimenti educativi su un'enorme varietà di argomenti nelle scienze astronomiche.