Ed Lu veut sauver la Terre des astéroïdes tueurs.
Ou du moins, s’il y a un gros rocher spatial qui file vers nous, le Dr. Lu, un ancien astronaute de la NASA titulaire d’un doctorat en physique appliquée, veut le trouver avant qu’il ne nous frappe – avec un peu de chance avec des années d’avertissement et une chance pour l’humanité de le détourner.
Mardi, la Fondation B612, un groupe à but non lucratif que le Dr. Lu a aidé à fonder, a annoncé la découverte de plus de 100 astéroïdes. (Le nom de la fondation est un clin d’œil au livre pour enfants d’Antoine de Saint-Exupéry, “Le Petit Prince” ; B612 est l’astéroïde natal du personnage principal.)
Cela en soi n’est pas remarquable. De nouveaux astéroïdes sont signalés tout le temps par les skywatchers du monde entier. Cela inclut les amateurs avec des télescopes d’arrière-cour et des relevés robotiques balayant systématiquement le ciel nocturne.
Ce qui est remarquable, c’est que B612 n’a pas construit de nouveau télescope ni même fait de nouvelles observations avec des télescopes existants. Au lieu de cela, les chercheurs en finance de B612 ont appliqué une puissance de calcul de pointe à des images vieilles de plusieurs années – 412 000 d’entre elles dans les archives numériques du National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, ou NOIRLab – pour filtrer les astéroïdes des 68 milliards de points de lumière cosmique capté dans les images.
“C’est la façon moderne de faire de l’astronomie“, Dr. dit Lu.
La recherche s’ajoute aux efforts de «défense planétaire» entrepris par la NASA et d’autres organisations à travers le monde.
Aujourd’hui, sur les quelque 25 000 astéroïdes géocroiseurs d’au moins 460 pieds de diamètre, seuls 40% d’entre eux ont été découverts. Les 60% restants – environ 15 000 roches spatiales, chacune ayant le potentiel de libérer l’énergie équivalente à des centaines de millions de tonnes de TNT lors d’une collision avec la Terre – restent non détectées.
B612 a collaboré avec Joachim Moeyens, étudiant diplômé à l’Université de Washington, et son directeur de thèse, Mario Juric, professeur d’astronomie. Eux et leurs collègues de l’Institute for Data Intensive Research in Astrophysics and Cosmology de l’université ont développé un algorithme capable d’examiner l’imagerie astronomique non seulement pour identifier les points de lumière qui pourraient être des astéroïdes, mais également pour déterminer quels points de lumière dans les images prises sur différentes nuits sont en fait le même astéroïde.
Essentiellement, les chercheurs ont développé un moyen de découvrir ce qui a déjà été vu mais pas remarqué.
En règle générale, les astéroïdes sont découverts lorsque la même partie du ciel est photographiée plusieurs fois au cours d’une nuit. Une bande du ciel nocturne contient une multitude de points lumineux. Les étoiles et les galaxies éloignées restent dans le même arrangement. Mais les objets qui sont beaucoup plus proches, dans le système solaire, se déplacent rapidement et leurs positions changent au cours de la nuit.
Les astronomes appellent une série d’observations d’un seul objet en mouvement au cours d’une seule nuit un “tracklet”. Un tracklet fournit une indication du mouvement de l’objet, indiquant aux astronomes où ils pourraient le chercher une autre nuit. Ils peuvent également rechercher des images plus anciennes pour le même objet.
De nombreuses observations astronomiques qui ne font pas partie des recherches systématiques d’astéroïdes enregistrent inévitablement des astéroïdes, mais seulement à un moment et à un endroit uniques, et non les multiples observations nécessaires pour assembler des tracklets.
Les images de NOIRLab, par exemple, ont été principalement prises par le télescope Victor M. Blanco de 4 mètres au Chili dans le cadre d’une étude de près d’un huitième du ciel nocturne pour cartographier la distribution des galaxies dans l’univers.
Les points de lumière supplémentaires ont été ignorés, car ils n’étaient pas ce que les astronomes étudiaient. “Ce ne sont que des données aléatoires dans des images aléatoires du ciel”, a déclaré le Dr. dit Lu.
Mais pour M. Moyens et Dr. Juric, un point lumineux unique qui n’est ni une étoile ni une galaxie est un point de départ pour leur algorithme, qu’ils ont nommé Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery, ou THOR.
Le mouvement d’un astéroïde est précisément dicté par la loi de la gravité. THOR construit une orbite de test qui correspond au point lumineux observé, en supposant une certaine distance et vitesse. Il calcule ensuite où se trouverait l’astéroïde les nuits suivantes et précédentes. Si un point lumineux apparaît dans les données, cela pourrait être le même astéroïde. Si l’algorithme peut relier cinq ou six observations sur quelques semaines, c’est un candidat prometteur pour une découverte d’astéroïdes.
En principe, il existe un nombre infini d’orbites de test possibles à examiner, mais cela nécessiterait une éternité peu pratique à calculer. En pratique, parce que les astéroïdes sont regroupés autour de certaines orbites, l’algorithme n’a besoin de considérer que quelques milliers de possibilités soigneusement choisies.
Pourtant, calculer des milliers d’orbites de test pour des milliers d’astéroïdes potentiels est une tâche colossale. Mais l’avènement du cloud computing – vaste puissance de calcul et stockage de données répartis sur Internet – rend cela possible. Google a consacré du temps sur sa plate-forme Google Cloud à l’effort.
“C’est l’une des applications les plus cool que j’ai vues”, a déclaré Scott Penberthy, directeur de l’intelligence artificielle appliquée chez Google.
Jusqu’à présent, les scientifiques ont passé au crible environ un huitième des données d’un seul mois, septembre 2013, dans les archives de NOIRLab. THOR a produit 1 354 astéroïdes possibles. Beaucoup d’entre eux figuraient déjà dans le catalogue d’astéroïdes tenu par le Centre des planètes mineures de l’Union astronomique internationale. Certains d’entre eux avaient déjà été observés, mais seulement pendant une nuit et le tracklet n’était pas suffisant pour déterminer avec certitude une orbite.
Le Minor Planet Center a confirmé 104 objets comme de nouvelles découvertes jusqu’à présent. Les archives de NOIRLab contiennent sept années de données, suggérant qu’il y a des dizaines de milliers d’astéroïdes qui attendent d’être découverts.
“Je pense que c’est génial,“, a déclaré Matthew Payne, directeur du Minor Planet Center, qui n’a pas participé au développement de THOR. “Je pense que c’est extrêmement intéressant et cela nous permet également de faire bon usage des données d’archives qui existent déjà.”
L’algorithme est actuellement configuré pour ne trouver que les astéroïdes de la ceinture principale, ceux dont les orbites sont entre Mars et Jupiter, et non les astéroïdes proches de la Terre, ceux qui pourraient entrer en collision avec notre planète. L’identification des astéroïdes proches de la Terre est plus difficile car ils se déplacent plus rapidement. Différentes observations du même astéroïde peuvent être séparées plus loin dans le temps et la distance, et l’algorithme doit effectuer plus de calculs numériques pour établir les connexions.
“Cela fonctionnera certainement”, a déclaré M. dit Moeyens. « Il n’y a aucune raison pour que ce ne soit pas le cas. Je n’ai vraiment pas eu l’occasion de l’essayer.
THOR a non seulement la capacité de découvrir de nouveaux astéroïdes dans d’anciennes données, mais il pourrait également transformer de futures observations. Prenons, par exemple, l’observatoire Vera C. Rubin, anciennement connu sous le nom de Large Synoptic Survey Telescope, actuellement en construction au Chili.
Financé par la National Science Foundation, l’observatoire Rubin est un télescope de 8,4 mètres qui scrutera à plusieurs reprises le ciel nocturne pour suivre ce qui change au fil du temps.
Une partie de la mission de l’observatoire consiste à étudier la structure à grande échelle de l’univers et à repérer les étoiles qui explosent à distance, également appelées supernovas. Plus près de chez nous, il repérera également une multitude de corps plus petits qu’une planète qui tournent autour du système solaire.
Il y a plusieurs années, certains scientifiques ont suggéré que les schémas d’observation du télescope Rubin pourraient être ajustés afin qu’il puisse identifier plus de tracklets d’astéroïdes et ainsi localiser plus rapidement un plus grand nombre d’astéroïdes dangereux non encore découverts. Mais ce changement aurait ralenti d’autres recherches astronomiques.
Si l’algorithme THOR s’avère bien fonctionner avec les données Rubin, le télescope n’aura pas besoin de balayer la même partie du ciel deux fois par nuit, ce qui lui permettra de couvrir deux fois plus de surface.
“Cela pourrait en principe être révolutionnaire, ou du moins très important”, a déclaré Zeljko Ivezic, directeur du télescope et auteur d’un article scientifique décrivant THOR et le testant par rapport aux observations.
Si le télescope pouvait revenir au même endroit dans le ciel toutes les deux nuits au lieu de toutes les quatre, cela pourrait profiter à d’autres recherches, y compris la recherche de supernovas.
“Ce serait un autre impact de l’algorithme qui n’a même pas à voir avec les astéroïdes”, a déclaré le Dr. dit Ivezic. « Cela montre bien comment le paysage change. L’écosystème de la science est en train de changer parce que les logiciels peuvent désormais faire des choses auxquelles vous n’auriez même pas pensé il y a 20, 30 ans, auxquelles vous n’auriez même pas pensé.”
Pour le Dr. Lu, THOR propose une manière différente d’atteindre les mêmes objectifs qu’il avait il y a dix ans.
À l’époque, B612 avait en vue un projet ambitieux et beaucoup plus coûteux. L’organisation à but non lucratif allait construire, lancer et exploiter son propre télescope spatial appelé Sentinel.
A l’époque, Dr. Lu et les autres dirigeants du B612 étaient frustrés par la lenteur de la recherche de roches spatiales dangereuses. En 2005, le Congrès a donné mandat à la NASA de localiser et de suivre 90 % des astéroïdes géocroiseurs d’un diamètre de 460 pieds ou plus d’ici 2020. Mais les législateurs n’ont jamais fourni l’argent dont la NASA avait besoin pour accomplir la tâche, et la date limite est passée avec moins de la moitié de ces astéroïdes trouvés.
Lever 450 millions de dollars auprès de donateurs privés pour garantir Sentinel a été difficile pour B612, en particulier parce que la NASA envisageait son propre télescope spatial de recherche d’astéroïdes.
Lorsque la National Science Foundation a donné le feu vert pour la construction de l’observatoire Rubin, B612 a réévalué ses plans. “Nous pourrions rapidement pivoter et dire : ‘Quelle est une approche différente pour résoudre le problème que nous sommes là pour résoudre ?'” Dr. dit Lu.
L’observatoire Rubin doit faire ses premières observations d’essai dans environ un an et devenir opérationnel dans environ deux ans. Dix ans d’observations de Rubin, ainsi que d’autres recherches d’astéroïdes pourraient enfin atteindre l’objectif de 90% du Congrès, a déclaré le Dr. dit Ivezic.
La NASA accélère également ses efforts de défense planétaire. Son télescope astéroïde, nommé NEO Surveyor, est en phase de conception préliminaire, visant un lancement en 2026.
Et plus tard cette année, sa mission Double Asteroid Redirection Test lancera un projectile sur un petit astéroïde et mesurera à quel point cela modifie la trajectoire de l’astéroïde. L’agence spatiale nationale chinoise travaille sur une mission similaire.
Pour B612, au lieu de se disputer un projet de télescope coûtant près d’un demi-milliard de dollars, il peut contribuer à des efforts de recherche moins coûteux comme THOR. La semaine dernière, il a annoncé qu’il avait reçu 1,3 million de dollars de dons pour financer de nouveaux travaux sur des outils de calcul basés sur le cloud pour la science des astéroïdes. La fondation a également reçu une subvention de Tito’s Handmade Vodka qui égalera jusqu’à 1 million de dollars d’autres donateurs.
B612 et Dr. Lu n’essaie plus seulement de sauver le monde. “Nous sommes la réponse à une question triviale sur le lien entre la vodka et les astéroïdes.” il a dit.
