一粒光點如何成為一顆小行星

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1801年的第一天，義大利天文學家Gioacchino Giuseppe Maria Ubaldo Nicolò Piazzi 在金牛座附近發現了一顆之前還從未被探測到的「小恆星」。隨後的夜晚，Piazzi對這顆新發現的天體進行再次觀測，他發現相較於其附近的恆星，這粒光點改變了其位置。Piazzi深知真正的恆星由於距離如此之遠，以至於他們從不遊盪；也就是說，相對彼此而言，他們在天空中的位置看起來好像是固定的。有鑒於該物體的移動性，兩西西里王國的這位天文學家懷疑他發現了某些更近一些的，也許是在我們太陽系之內的物體。Piazzi完成了歷史上第一次小行星發現。他將其以羅馬神話中掌管農業的女神克瑞斯（Ceres——即穀神星，譯者按）的名字進行命名。

儘管Piazzi時期的天文學家們最終了解到仍有許多小岩石體等待被發現，然而在克瑞斯發現後的數十年里，小行星的探測微乎其微。克瑞斯發現後的半個世紀里，僅發現15顆已知的小行星。隨著時間的推移，天文學家們的設備、技術以及尋找小行星的興趣也不斷增進。截至1868年，已知的小行星的數量已達100顆。到1923年，這一數字達到1000顆。今天，這一數量已有50萬之多。

作為對這些物體重要性的認可，聯合國宣布6月30日為國際小行星日。

這段視頻，由@柚子木字幕組 聽譯。

大多數小行星與太陽的距離比火星與太陽的距離要遠，是地球與太陽距離的1.5倍以上。那些與太陽更近，小於1.3倍地球與太陽距離的小行星，被稱為近地小行星。近地小行星中的「近」實際上有些不恰當，因為他們中的大多數根本不接近地球。

截至本月，已知有16，000顆近地小行星。近地小行星和接近地球軌道附近的彗星一起被界定為近地物體（NEOs）。

多虧了新的技術、更好的探測方式、專業團隊以及熱忱的業餘天文學者們對這些物體的尋找，已知的近體物體的數量以每晚5顆的速度增長。

試問這些小天體是如何被發現的呢？

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位於加利福尼亞州帕薩迪納的NASA噴氣推進實驗室近地物體研究中心（CNEOS）負責人Paul Chodas說：「與Piazzi時代一樣，發現通常始於天文學望遠鏡中的一粒光點。即使尋找小行星的行星任務有著最有力的光學望遠鏡，由於它們是如此之小，以至於在天空中也僅僅是一些光點。當天文學家發現一粒移動的光點之時，就是有趣的開始。」

NASA駐華盛頓總部的行星防禦協調辦公室（Planetary Defense Coordination Office）負責尋找、追蹤和描繪潛在的危險小行星，發出有關可能影響的警告，並協調美國政府進行規劃以應對實際的威脅影響。新的小行星幾乎都是由NASA贊助的望遠鏡進行探測的。

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另外，勘誤一下，CNEOS應為近地軌道研究中心

行星防禦協調辦公室監督近地物體觀測項目，該項目反過來資助位於亞利桑那州的卡特林那巡天系統（Catalina Sky Survey）和在夏威夷的泛星計劃（Pan-STARRS）。後兩個項目均於2015年升級了它們的望遠鏡，這顯著提高了其小行星和近地物體的發現率。

Chodas說：「一些外部機構資助的望遠鏡，甚至一些業餘愛好者也參與近地物體的發現，並進行其他與小行星相關的重要工作；但是目前，卡特林那巡天系統和泛星計劃是我們最有力的小行星探測設備。這兩個項目，共有四個望遠鏡，完成了大約90％近地物體的新發現。」

這當中每個測量望遠鏡的核心都是一個超級升級版的同類相機晶元（稱為CCD或感光耦合元件）。除了多雨或雪的夜晚，以及滿月的幾個夜晚（當月光可以淹沒小行星的微光），卡特林那巡天系統和泛星計劃的專職觀察員每晚都會打開望遠鏡在雲層中找到開闊之處，並在其上的天空每隔30秒進行一次為時30秒的曝光拍攝。

觀測的天文學家們正在尋找相對更為遙遠和固定的背景恆星而言移動的光點。為了找到它們，天文學家們每隔幾分鐘將拍攝同一區域的天空（稱為場）中三組或更多的圖像。條件良好的夜晚，一個觀測將拍攝幾百張天空的圖像。

當觀測的天文學家們發現某一光點在同一區域天空中的多組圖像的相同場中發生移動時，他們則對照查看所有已知天體在由NASA贊助的位於馬薩諸塞州劍橋市的微型行星中心（MPC）維護的目錄中的預測位置。如果新發現的移動的光點並不與微型行星中心資料庫中所有已知的小行星和彗星的預測位置和移動相吻合，那麼這很有可能將是一個新的發現，當然仍有許多工作要做。

電腦做了許多探測的工作，但一個嚴謹的天文學家還會複查這些工作，以確保光點並不是附近恆星的某種反射，或是感光耦合元件上的壞點。如果對潛在太空岩石體的發現有信心，天文學家會將所發現的坐標（熟知為「天體測量」）送到微型行星中心的近地物體確認頁，在那裡新發現的岩石體將被給出一個臨時標識，如YL9E0A0；微型行星中心還將計算尚待確認的近地物體的初始（近似）軌道。

近地物體研究中心有一個名為Scout的系統，該系統主動監控微型行星中心的確認頁，獲取每個潛在的新的小行星發現的數據，甚至在這些對象被確認為發現之前就自動計算它們未來可能的移動範圍。

Chodas說：「如果我們的計算表明某一新發現的物體可能會接近地球，我們則呼籲增援。NASA擁有一個天文學家的全球網路負責跟進觀測，並採用最新的天體測量方法也試圖找到新的光點。如果確實找到了光點，天文學家們則對其進行坐標測量並將跟進的天體測量發送至微型行星中心，由中心將其添加到對象信息表中。這種跟進是極其重要的，它切實地有助於拓展我們對新發現的軌道的理解。

為了讓微型行星中心可以驗證光點確為近地物體，通常需要兩到三個夜晚進行觀測以收集有關新的發現的足夠的信息。經過驗證確認後，微型行星中心會將新的發現從確認頁面中刪除，並用更永久名稱替換其臨時標識，其永久名稱始終以發現的年份開始，然後是一個字母數字編碼以表明發現的該半月和這一半月中的序列。微型行星中心隨後生成一個微型行星電子環，其中包含所有已知的天體測量和該物體的初始軌道信息。微型行星中心會將新的小行星的發現通過電子郵件的方式告知對這方面感興趣的人。

Chodas說：「我們確有興趣，即使在一個發現被宣布之後，我們仍保持興趣，因為我們是長期地從事小行星和彗星尋找的事業。我們獲得的天體信息越多，不論是新的發現或是過往的，我們就越可以完善我們對其軌道的了解。」

所有新的軌道都由噴氣推進實驗室名為Sentry的計算機系統自動揀選，並就所有小行星、彗星以及那些未來可能靠近地球的物體的軌道進行計算，並對影響概率進行每日評估。

NASA行星防禦官員林德利?約翰遜（Lindley Johnson）說：「雖然NASA在近地物體探測領域處於領先地位，但我們並沒有在榮譽前止步。新的光學系統正在上線，新的計算機程序正在搭建，我們也在開發可以進一步加速我們發現、歸納和對潛在威脅進行軌道分析的地面和空間新技術。」

(編輯：Tony Greicius 譯者：promyth 校對：楊乃漳)

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