（来源：MIT News）

导致恐龙灭绝的小行星直径约为 10 公里，相当于纽约布鲁克林区的宽度。这种巨大的撞击天体预计每 1 亿到 5 亿年才会撞击地球一次。

相比之下，小得多的小行星，例如巴士大小的天体可能每隔几年就会撞击地球。这些直径仅数十米的“十米级”小行星更容易脱离主小行星带，迁移成为近地天体。一旦撞击地球，这些小但威力强大的太空岩石可能对整个地区造成重大影响。例如 1908 年在西伯利亚通古斯卡发生的撞击事件，以及 2013 年在乌拉尔车里雅宾斯克上空解体的小行星。因此，观察主小行星带中的“十米级”小行星的能力能为陨石起源的研究提供新视角。

如今，由 MIT 物理学家领导的一个国际团队找到了一种方法，可以识别主小行星带中小到“十米级”的小行星。这个位于火星与木星之间的小行星带中充满了数百万颗小行星。在此之前，只能探测到直径约为 1 公里的主带小行星。通过该团队的新方法，科学家现在可以发现直径仅为 10 米的小行星。

在近期发表在 Nature 杂志上的一篇论文中，研究人员报告称，他们利用这种新方法检测到了 100 多颗新的“十米级”主带小行星。这些小行星的大小从巴士到几座体育场的范围不等，是迄今为止在主小行星带中探测到的最小天体。

图注：科学家现在能够发现主小行星带中直径仅为 10 米的小行星。

研究人员预计这种方法可以用于识别并追踪可能接近地球的小行星。

“我们过去只能在小行星非常接近地球时，探测到直径小至 10 米的近地天体。”该研究的第一作者、MIT 地球、大气与行星科学系的研究科学家 Artem Burdanov 表示，“现在，我们能够在小行星距离地球更远时发现它们，这样就可以更精确地追踪其轨道，这对行星防御至关重要。”

这项研究的合著者包括 MIT 的行星科学教授 Julien de Wit 和 Richard Binzel，以及来自多个机构的合作伙伴，例如比利时列日大学、捷克查尔斯大学、欧洲航天局，以及德国的马克斯·普朗克外星物理研究所和奥尔登堡大学等机构。

图像中的新发现

De Wit 及其团队主要致力于寻找和研究系外行星——太阳系以外可能适宜居住的星球。他们是 2016 年发现 TRAPPIST-1 行星系统的研究团队之一。TRAPPIST-1 是一颗距离地球约 40 光年的恒星。通过智利的过境行星和微行星小型望远镜，团队确认这颗恒星周围有岩石质地的地球大小的行星，其中几颗位于宜居带内。

自发现以来，科学家们利用多台望远镜，在不同波长下对 TRAPPIST-1 系统进行观测，以进一步研究这些行星的特性并寻找生命的迹象。在这些搜索过程中，天文学家不得不清理望远镜图像中的“噪声”，例如地球与恒星之间的气体、尘埃以及行星天体，从而更清晰地识别 TRAPPIST-1 的行星。然而，这些被清理掉的“噪声”往往也包括穿越视野的小行星。

“对大多数天文学家来说，小行星有点像天空中的害虫，它们穿过视野，干扰数据。”De Wit 解释道。

De Wit 和 Burdanov 开始思考，用于搜索系外行星的数据是否也可以被回收，来挖掘太阳系内的小行星。他们转向一种最早于 1990 年代开发的图像处理技术——图像偏移与叠加。这一方法通过对相同视野的多张图像进行偏移和叠加，来增强原本微弱的天体信号，从而让它从噪声中显现出来。

要在原本聚焦于遥远恒星的图像中应用这一方法寻找未知的小行星，需要大量计算，因为这涉及测试无数种小行星可能存在的位置，并对每种假设位置偏移数千张图像，验证小行星是否确实存在。

几年前，Burdanov、De Wit 和 MIT 的研究生 Samantha Hasler 发现，借助最先进 GPU，可以以极高的速度处理大量图像数据，从而实现这一方法。

他们最初在 SPECULOOS 调查的数据上尝试了这一方法。SPECULOOS 是一个地基望远镜系统，能够在一段时间内对恒星进行多次成像。这一尝试，以及随后在南极一台望远镜数据上的第二次应用，证明研究人员确实能够在主小行星带中发现大量未知的小行星。

未探索的领域

在这项新研究中，研究人员利用全球最强大的天文观测设备——NASA 的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）探测更小尺寸的小行星。JWST 对红外光的灵敏度远高于可见光，而主小行星带中的小行星在红外波段比在可见光波段更明亮，因此更容易被 JWST 发现。

研究团队将其方法应用于 JWST 拍摄的 TRAPPIST-1 图像。这些数据包含超过 10,000 张恒星图像，最初用于寻找该系统内侧行星大气的迹象。通过对这些图像进行处理，研究人员发现了主小行星带中的 8 颗已知小行星。进一步分析后，他们新发现了 138 颗小行星，这些小行星的直径仅为几十米，是迄今为止探测到的最小主带小行星。他们推测其中一些小行星正向近地天体迁移，而有一颗可能是“特洛伊小行星”，即跟随木星运行的小行星。

“我们原以为只能检测到少量新天体，但最终检测到的数量远超预期，特别是那些小行星。”De Wit 表示，“这表明我们正在探索一个全新的天体群体。在这个群体中，通过高效的碰撞级联过程，许多小于 100 米的小行星由较大天体分裂而成。”

“这些十米级主带小行星的统计数据对于建模至关重要。”捷克查尔斯大学的联合作者、太阳系中小行星种群专家 Miroslav Broz 补充道，“实际上，这些小行星是更大、直径达数公里的小行星碰撞后抛出的碎片。这些较大的小行星常常具有相似的轨道，因此我们将其分组为‘小行星家族’。”

“得益于现代技术，我们正在进入一个全新的、未探索的领域。”Burdanov 表示，“这是一个很好的例子，说明当我们以不同的方式看待数据时，可能会带来巨大收获，而这就是其中之一。”

这项研究得到了 Heising-Simons 基金会、捷克科学基金会以及 NVIDIA 学术硬件资助项目的支持。

原文链接：

https://news.mit.edu/2024/mit-astronomers-find-smallest-asteroids-ever-detected-main-belt-1209