Título: En busca de nuevos asteroides

Autores: José Luis García Herrero y Gregorio Rosa Palacios (profesores); Jorge Domínguez Egea (15), Santiago Gussoni Maroto (15), Rubén Iglesias Buendía (17), Sergio Ramos Lozano (15).

Centros de Enseñanza: IES CARMEN MARTÍN GAITE IES OCTAVIO PAZ Ctra. Cadalso de los Vidrios, s/n Avda de la ONU, 85-87 Navalcarnero 28600 Móstoles 28936

E-mail: jlgarciaherrero@yahoo.es

ÍNDICE:

• Abstract • Resumen • Desarrollo • Galería de fotos • Referencias

Abstract

This document reports the research work carried out as members of the IASC (International Asteroid Search Collaboration) and has been possible thanks to the collaboration and team work among two Secondary Education Centres in the South of Comunidad de Madrid.

The seed to reach this collaboration was planted in “Ciencia en Acción 2011”. As we met in the final stage in Lleida last fall, we realized we are close to each other and share a keen interest in Astronomy, so we could not spare the chance to work together in a project.

Our research is based upon the analysis of astronomy FITS images provided by IASC in order to try and locate Main Belt Objets. These data are really important when it comes to determine these objects orbits more accurately or even, as in our case, to discover new asteroids.

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Resumen

Este documento detalla el trabajo de investigación llevado a cabo dentro del proyecto IASC (International Asteroid Search Collaboration) y es fruto de la colaboración y el trabajo en equipo entre dos Institutos de Educación Secundaria del sur de la Comunidad de Madrid.

La semilla para esta colaboración se plantó en Ciencia en Acción 2011, al conocernos en la fase final de Lleida el otoño pasado y darnos cuenta de que estando tan cerca y compartiendo un gran interés por la Astronomía, no podíamos dejar pasar la ocasión de trabajar juntos.

El trabajo de investigación consiste en el análisis de imágenes astronómicas en formato FITS proporcionadas por IASC con el fin de localizar Objetos del Cinturón de Asteroides. Estos datos son muy útiles para conocer determinar las órbitas de los objetos con mayor exactitud o incluso, como en nuestro caso, para realizar descubrimientos de nuevos asteroides.

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Desarrollo

MARCO TEÓRICO

Los asteroides son cuerpos celestes rocosos y metálicos, con un tamaño comprendido entre un planeta y un meteoroide que describen órbitas en torno al Sol. El nombre “asteroide” proviene del término griego �στεροειδής, que significa “de figura de estrella”, debido al aspecto similar a las estrellas que tienen al ser observados desde la Tierra, aunque estos cuerpos celestes también reciben el nombre de planetoides o planetas menores1.

En cuanto a su origen, se piensa que los asteroides provienen de material que no pudo llegar a

formar un planeta debido a la influencia gravitatoria de Júpiter en los orígenes del sistema solar2. El tamaño de los asteroides es inferior a los 1000 km de diámetro. De hecho, únicamente

dieciséis superan la cifra de 240 km de diámetro. Por ello, se puede afirmar que son cuerpos generalmente pequeños. De hecho, se estima que existen alrededor de 2 millones de asteroides de más 1 km de diámetro, y cerca de 150 millones o más con un tamaño superior a los 100 m.

Para denominar a los asteroides, se les asignan números además de nombres, secuenciados

según su orden de descubrimiento. A continuación se muestra una lista con algunos asteroides, junto con su número, diámetro aproximado y año de descubrimiento:

Nombre Año descubrimiento Número Diámetro

aproximado (km)

Ceres 1810 1 952

Palas 1802 2 532

Vesta 1807 4 530

Hygiea 1849 10 431

Eunomia 1851 15 255

Sylvia 1866 87 261

Davida 1903 511 326

Interamnia 1910 704 317

Inicialmente se les asignaron nombres de la mitología griega, pero al aumentar el número de

descubrimientos, se recurrió a utilizar nombres de reinas, novias y esposas de astrónomos e incluso de personajes famosos. A modo de curiosidad, podemos apuntar la existencia de nombres de asteroides como McCartney (4148), Harrison (4149), Starr (4150) y Beatles (8749).

El primer descubrimiento de un asteroide tuvo lugar el 1 de enero de 1801 por Giuseppe Piazzi,

astrónomo siciliano y director del Observatorio de Palermo. Lo localizó mientras se encontraba trabajando en un catálogo de estrellas. A este objeto lo llamó Ceres, y lo encontró en la región del sistema solar comprendida entre las órbitas de Marte y Júpiter. El descubrimiento de este asteroide (inicialmente fue considerado como planeta) supuso la demostración de la existencia de un planeta en el lugar donde fue descubierto el asteroide, como predecía la conocida como Ley de Titius–Bode3. A raíz de estos dos descubrimientos se observó por primera vez a Juno (1804) y Vesta (1807), quedando un vacío temporal sin descubrimientos hasta 1845, cuando se observó por primera vez a Astrea. Desde entonces, se fueron descubriendo multitud de asteroides a medida que los telescopios aumentaban su potencia, hasta tal punto que en la década de 1850 se descubrieron más de una decena de ellos.

En cuanto a su ubicación, aunque se dispersan por un sector muy amplio del sistema solar, la mayor parte de los asteroides se concentra en el llamado “cinturón principal de asteroides”, situado entre las órbitas de Marte y Júpiter, con períodos de translación comprendidos entre 3 y 6 años. Aún así, existen algunos asteroides cuya órbita se sitúa cerca de la órbita terrestre4.

Existe un tipo de asteroides catalogados dentro de los NEOs (siglas en inglés de Near Earth

Object), que se denomina NEA (siglas de Near Earth Asteroid) y se caracterizan por describir una trayectoria que podrían hacerles penetrar en regiones cercanas a la órbita de la Tierra. Podemos hacer una clasificación de estos asteroides según su radio orbital medio, perihelio y afelio en:

• Asteroides Atón: radio orbital medio menor a 1 UA y afelio menor que el perihelio terrestre.

• Asteroides Apolo: radio orbital medio mayor que 1UA y perihelio menor que el afelio terrestre.

• Asteroides Amor: su radio medio orbital oscila entre las órbitas de la Tierra y Marte, y perihelio entre 1,017 y 1,3 UA (fuera de la órbita terrestre).

Por otra parte, existen los denominados asteroides troyanos, que no circulan por el cinturón

principal de asteroides, sino que comparten su órbita con la de Júpiter, situándose por delante o por detrás del planeta en su movimiento de translación alrededor del Sol. Actualmente se siguen llevando a cabo descubrimientos. Se han llegado a calcular las órbitas de más de 2500 asteroides, aunque el número aproximado de estos cuerpos celestes es de más de 350005. Cuando se detecta por primera vez un asteroide, el organismo de la Unión Astronómica Internacional (IAU) denominado Minor Planet Center se encarga de asignarle un nombre provisional que refleja la fecha del descubrimiento. Cuando, tras sucesivas observaciones, se determina la órbita del asteroide con precisión, se le asigna un número, y posteriormente se termina por asignarle un nombre final elegido por el descubridor con el visto bueno de la IAU. El proyecto IASC (International Asteroid Search Collaboration) tiene como uno de sus objetivos introducción de estudiantes en el mundo de la investigación en Astronomía por medio de la búsqueda de asteroides. Está coordinado por el doctor Patrick Miller, de la Universidad de Hardin-Simmons (Texas, EE.UU.), y el proyecto ofrece a centros educativos de todo el mundo la posibilidad de acceder a datos reales con el fin de llevar a cabo un estudio de los mismos en búsqueda de asteroides aún por descubrir. Lógicamente, los casos de descubrimiento de asteroides son excepcionales, pero el análisis de los datos siempre es útil para conocer mejor la órbita de asteroides ya conocidos6. Los institutos a los que representamos son por el momento los únicos representantes españoles en este proyecto de investigación, y nues tro estudio ha tenido el honor de ser recompensado con el posible descubrimiento de dos a steroides, como se detalla a continuación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN La parte práctica de esta actividad se basa en el estudio de las imágenes suministradas por IASC. Para ello se utiliza el software Astrométrica7. Esta es una herramienta muy utilizada por astrónomos profesionales y aficionados que permite la superposición y análisis de imágenes. IASC lo ofrece para su instalación y varios ficheros de configuración que se deben aplicar en función del telescopio que se utilizó para captar las imágenes (24, 30 ó 32 pulgadas).

Figura 1: Aplicación Astrométrica Una vez dispuesto el programa para su uso y actualizado con la base de datos del Minor Planet Center se puede comenzar a trabajar. Básicamente, la forma de hacerlo es comparar tres imágenes en formato FITS de la misma porción del cielo, tomadas con cinco minutos de diferencia, y comprobar si algún objeto ha cambiado de posición. Esta técnica no es nueva y ya fue usada en 1930 para el descubrimiento de Plutón (Clyde Tombaugh), aunque con intervalos de días entre cada placa8. Astrométrica ofrece dos formas de hacerlo: automática y manual. Para realizar la búsqueda automática, se utiliza la herramienta Moving Object y el proceso que sigue el programa es el siguiente:

1. Escanea las tres imágenes y las compara para buscar pequeñas variaciones de algún objeto 2. Busca en la base de datos para comprobar si corresponden a algún cuerpo conocido, en

cuyo caso le asigna el nombre correspondiente. 3. Cuando encuentra un objeto sin nombre, permite al usuario darle un nombre. 4. Tanto para los objetos del punto 2 como los del 3, Astrométrica ofrece un cuadro de diálogo

con algunas características del objeto y la posibilidad de aceptar o rechazarlo. Además el programa ofrece la siguiente información adicional:

a. Momento exacto de la fotografía (TU) b. Magnitud Visual del objeto en las 3 placas c. Coordenadas exactas d. Relación señal ruido (SNR)

Figura 2: Herramienta Moving Object

En la figura 3 podemos observar un ejemplo de cuadro de búsqueda automática, En este caso, el programa encontró 6 candidatos y la información que ofrece corresponde al primero de ellos en la imagen 1. Este candidato es un objeto catalogado como (263094) 2007 TF128, y tiene una magnitud 20.1 en visual y una SNR (Cociente Señal-Ruido: Signal to Noise Ratio) de 7,1.

Figura 3: Cuadro de diálogo de objetos encontrados mediante búsqueda manual

No todos los objetos encontrados son realmente asteroides, por lo que es necesario distinguir las trazas verdaderas de las falsas. Para ello se utilizan los siguientes criterios:

� Las trazas verdaderas deben mantener una trayectoria rectilínea y con velocidad constante en las tres imágenes

� La magnitud visual debe ser muy parecida en los tres casos � La relación SNR debe ser mayor de 5 � Los puntos deben ajustarse a la línea roja en las gráficas de la parte superior derecha

(Fotometría dentro del círculo rojo) En la figura 5 se muestra un ejemplo de un objeto no catalogado, que cumple los criterios propuestos, por lo que se le considerará una traza verdadera y se le asignará un nombre (iniciales y número de detección), en este caso IOP0005.

Figura 4: Ejemplo de traza verdadera En ocasiones, el programa no detecta todos los posibles candidatos a asteroide, por lo que conviene llevar a cabo una búsqueda manual. Esto se realiza mediante la utilidad Blink, que consiste en crear una película con las tres imágenes que se suministran y comprobar a simple vista si hay algún objeto moviéndose. Existe un paso semiautomático, la utilidad Known Object Overlay que encuentra objetos catalogados y no catalogados que han sido encontrados y que no han sido encontrados en la búsqueda manual. Por último, es requisito imprescindible elaborar un informe con los objetos que se han encontrado, el cual se envía al IASC para su posterior comprobación. En la figura 5 se muestra un ejemplo de un informe real enviado al IASC sobre un conjunto de imágenes capturadas con el telescopio de 24 pulgadas (0,61 m). En este informe se detallan cuatro observaciones de objetos catalogados y otros cuatro candidatos para su posterior estudio.

Figura 5: Ejemplo de informe enviado al IASC En la figura 6 se muestra la secuencia de las tres imágenes del objeto catalogado como IOP0005, que posteriormente la IASC incluiría en la lista de Descubrimiento en el Cinturón de Asteroides en fase preliminar.

Figura 6: Objeto catalogado como IOP0005 moviéndose a través de las tres secuencias tomadas con un intervalo de 5 minutos

La última campaña en la que participaron los Institutos de Educación Secundaria Carmen Martín Gaite (Navalcarnero) y Octavio Paz (Móstoles) se realizó entre el 11 de Enero y el 15 de Febrero. Cada Instituto realizó 10 informes y concluyó con el siguiente balance, en el que se muestra la denominación del objeto observado y la f echa en que fueron tomadas las imágenes asociadas:

OBSERVACIONES DE NEOs Se determinaron 9 observaciones de objetos cercanos a la Tierra cuyo análisis sirve para determinar con mayor exactitud sus órbitas.

1996 AE2 01/10/12

2012 AB3 01/10/12

2011 YQ10 01/11/12

2012 AS10 01/16/12

2012 AM10 01/16/12

2011 YL6 01/25/12

2012 BB2 01/25/12

2011 WL2 01/29/12

2004 YU5 02/12/12

CONFIRMACIONES DE NEOs

Se llevó a cabo la confirmación de un objeto cercano a la Tierra que ya había sido avistado previamente, pero que requería más observaciones adicionales para su confirmación.

2012 AK17 01/20/12

DESCUBRIMIENTOS DEL CINTURÓN PRINCIPAL DE ASTERIODE S

El mayor logro de nuestro estudio consistió en el descubrimiento, por el momento en estado preliminar, de dos objetos del cinturón prin cipal de asteroides. Serán necesarias observaciones adicionales para pasar al estado “confirmado”, y una espera de 3 a 6 años para eventualmente pasar a formar parte de forma definitiva del catálogo de asteroides.

TOV5KL 01/25/12 IOP0004 Estado Preliminar

TOV5KP 01/25/12 IOP0005 Estado Preliminar

Esperamos poder tener el honor en el futuro de proponer los nombres definitivos de estos asteroides que tanta alegría nos han proporcionado.

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Referencias

[1]: http://es.wikipedia.org/wiki/Asteroide

[2]: Burnham, R, Dyer, A,, Kanipe, J. (2005): Astronomía, Barcelona: Editorial Blume.

[3]: http://almaak.tripod.com/temas/asteroides.htm

[4]: Manzini, G. (2000): Astronomia, Novara: Istituto Geografico DeAgostini

[5]: Sayalero, M. et al (2003): Atlas del Cielo, Madrid: Ediciones Susaeta.

[6]: Miller, P. et al (2008): An International Asteroid Search Campaign. Internet-Based Hands-On Research Program for High Schools and Colleges, in Collaboration with the Hands-On Universe Project. Astronomy Education Review. Issue 1. Vol.7.

[7]: http://www.astrometrica.at/

[8]: Los Planetas. Diferentes mundos; DVD documental (1996): BBC, Planeta DeAgostini, JRB

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