小行星划过哈勃望远镜的视野。 （NASA/ESA/B. Sunnquist/J. Mack/J. Lotz/STScI/HFF 团队）
研究人员发现了 1,700 多个过去 20 年存档的哈勃数据的踪迹。 虽然许多小行星此前已为人所知，但仍有 1,000 多颗小行星未知。 另外1000颗小行星有什么用呢？ 像所有小行星一样，它们可能蕴藏着了解太阳系历史的宝贵线索。
随着时间的推移，越来越多的望远镜进行越来越多的观测，它们的综合档案数据不断增长。 有时，数据中潜藏着新的发现，需要等待新的分析工具或科学家的新努力才能揭晓。 这就是“哈勃小行星猎人”项目中发生的事情。
2019年，一群天文学家发射了哈勃小行星猎人。 这是一个公民科学项目动物园宇宙平台。 他们的目标是梳理哈勃数据以寻找新的小行星。
天文学家在一篇题为“新论文”的文章中发布了他们的项目结果哈勃小行星猎人 I。识别哈勃太空望远镜图像中的小行星轨迹。该研究在线发表在期刊上天文学和天体物理学。 主要作者是马克斯·普朗克地外物理研究所的桑德尔·克鲁克（Sandor Kruk）。
克鲁克在一篇文章中说：“一个天文学家的垃圾可能是另一个天文学家的宝藏。”新闻稿。
2005 年 12 月 5 日，小行星 2001 SE101 从蟹状星云前面经过。（Melina Thévenot/NASA/ESA HST）
他们搜索的数据大部分被其他不关注小行星的观测工作所丢弃。 在许多情况下，数据会显示为“噪音”并被删除以使不同的元素脱颖而出。 但所有这些未经检查的次要数据仍然被存档并可用。
“天文学档案中的数据量呈指数级增长，我们希望利用这些惊人的数据，”克鲁克说。
该项目检查了 37,000 多张哈勃合成图像。 它们是在 2002 年 4 月 30 日至 2021 年 3 月 14 日期间使用哈勃太空望远镜上的先进巡天相机和广角相机 3 拍摄的。 大多数图像都是 30 分钟的长时间曝光，因此小行星轨迹显示为弯曲的条纹。
这些条纹触及了问题的核心：计算机很难检测到它们。 这就是 Zooniverse 平台和公民科学家发挥作用的地方。
“由于哈勃本身的轨道和运动，条纹在图像中显得弯曲，这使得对小行星轨迹进行分类变得困难？或者更确切地说，很难告诉计算机如何自动检测它们，”桑德尔·克鲁克解释道。
“因此，我们需要志愿者进行初步分类，然后用它来训练机器学习算法。”
志愿者们交付了。 11,482 名公民科学家参与了图像分类。 Zooniverse 的哈勃小行星猎人页面点击量超过 200 万次，志愿者在大约 1% 的图像中提供了 1488 个正面分类。
参与的公民训练了机器学习算法来快速准确地搜索其余图像。 该算法存在于谷歌云中，一旦经过训练，它就会在哈勃数据中贡献另外 900 次检测，总共 2487 条潜在的小行星踪迹。
然后专业科学家发挥了作用。 该论文的三位作者，包括主要作者桑德尔·克鲁克（Sandor Kruk），仔细研究了结果。 他们排除了宇宙射线和其他物体，从而在 1316 幅哈勃图像中发现了 1701 条轨迹。 其中大约三分之一是已知的小行星，留下了 1031 条未识别的小行星踪迹。
（ESA/哈勃/NASA/S. Kruk/ESTEC/哈勃小行星猎人公民科学团队/M. Zamani）
上图：这张镶嵌图由来自 NASA/ESA 哈勃太空望远镜的 16 个不同数据集组成，是小行星猎人公民科学项目的一部分。 每个数据集都根据曝光的时间顺序分配颜色，其中蓝色色调代表捕获小行星的第一次曝光，红色色调代表最后一次曝光。
后续观测将确认其中有多少是新发现的小行星，并确定它们的轨道。 1031 中的一些可能不会得到证实，但其余的将有助于充实我们对太阳系小行星数量的了解。
这些小行星之所以没有被发现，是因为它们比从地面检测到的大多数小行星更暗，而且可能小得多。 本文是作为哈勃小行星猎人项目的一部分发布的第一篇论文。 在后续论文中，作者将利用小行星轨迹的弯曲形状来确定它们的轨道和距离。
所有小行星都是太阳系早期的残余物，大部分是在行星形成之前。 它们就像大自然的时间胶囊，保存着早期系统的条件。 这就是天文学家对它们如此感兴趣的原因，也是我们派出航天器从小行星（如本努和龙宫）收集样本的原因。
克鲁克解释说：“小行星是太阳系形成时的残余物，这意味着我们可以更多地了解行星诞生时的条件。”
（哈勃小行星猎人）
上图 该研究中的这张图像是哈勃存档图像中识别出的太阳系天体（SSO）的天空图。 蓝色星星显示已识别的已知小行星。 橙色圆圈显示团队未发现与 SSO 任何关联的对象的位置。 黄道以红色显示。 该图中的两个间隙对应于 HST 没有观测到的银河平面。
越来越多的研究人员正在利用这样的档案数据。 从现有图像中寻找新的发现是很经济的，而且会取得成果。
“使用主要科学目标位于太阳系之外的成像活动产生的档案数据是小行星科学中的常见做法。几个小组已经使用各种图像档案来寻找和表征 SSO。”
例如，2019年，研究人员利用系外行星调查的档案图像识别了 1800 多个小行星，其中有 182 个潜在的新发现。
天文学家希望全面了解太阳系的小行星数量，因为这有助于澄清太阳系的历史。
作者解释道：“对太阳系小天体的详细描述对不同的太阳系形成情景提出了限制，从而对物体的大小和轨道分布随时间的变化做出了具体的预测。” “特别是，巨行星的迁移和碰撞级联都会对小行星的大小和轨道分布产生影响，这些影响可以通过专门的观测调查来检测到。”
但专门目的的调查既昂贵又耗时。 观察提案还面临来自其他重点研究人员的激烈竞争。
“我们决定根据大型档案数据集进行这样的调查，”作者写道。
克鲁克在数据中暗示了小行星以外的事物。 “但档案图像中还有其他偶然发现，我们目前正在跟进。”
他还表示，他们的方法改变了游戏规则，他们打算再次使用它。
“利用这种人与人的结合搜索大量数据是一个重大的游戏规则改变者，我们还将使用这些技术进行其他即将进行的调查，例如欧几里得望远镜。”
至于“？其他偶然发现？” 在图像中，克鲁克拒绝透露其他发现可能是什么。 他告诉《今日宇宙》，这些发现“？与不寻常的小行星无关，而是与数据中的其他发现有关。我们将很快在后续出版物和公告中报告它们，敬请关注！”
我们当然会的。
