Khám phá tiểu hành tinh

Trong hai thế kỷ qua các phương pháp khám phá tiểu hành tinh đã có những bước tiến bộ to lớn.

Những năm cuối thế kỷ 18, Baron Franz Xaver von Zach đã tổ chức một nhóm 24 nhà thiên văn học để khảo sát bầu trời nhằm tìm kiếm "hành tinh bí ẩn" được tiên đoán nằm ở khoảng cách 2.8 AU từ Mặt trời theo Quy luật Titius-Bode, một phần có cảm hứng từ khám phá ra Sao Thiên Vương trước đó ở đúng vị trí “tiên đoán” theo quy luật này của Ngài William Herschel năm 1781. Nhiệm vụ này đỏi hỏi phải vẽ tay các biểu đồ bầu trời với toàn bộ những ngôi sao trong dải hoàng đạo với giới hạn phát sáng nhỏ nhất của ngôi sao theo thoả thuận trước. Trong những đêm tiếp sau, bầu trời sẽ được vẽ lần nữa và bất kỳ một vật thể nào chuyển động, sẽ biến thành một vạch. Chuyển động theo tiên đoán của hành tinh bí ẩn đó là khoảng 30 cung một giờ, rõ ràng có thể phân biệt đối với các nhà quan sát.

Trớ trêu thay, tiểu hành tinh đầu tiên, 1 Ceres, không phải do một thành viên trong nhóm này khám phá, mà là một phát hiện tình cờ năm 1801 của Giuseppe Piazzi, khi ấy đang là giám đốc đài quan sát Palermo, tại Sicily. Ông đã khám phá ra một vật thể tương tự sao mới trong khu vực chòm sao Taurus và theo dõi sự dịch chuyển của nó trong nhiều đêm. Đồng nghiệp của ông, Carl Friedrich Gauss, đã sử dụng những quan sát đó để xác định khoảng cách chính xác của vật thể chưa biết đó tới Trái đất. Những tính toán của Gauss cho thấy vật thể nằm giữa hai hành tinh Sao Hoả và Sao Mộc. Piazzi đặt tên nó là Ceres, vị nữ thần nông nghiệp của người La Mã.

Ba tiểu hành tinh khác (2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta) được khám phá trong vài năm sau đó, Vesta được tìm thấy năm 1807. Sau tám năm tìm kiếm không hiệu quả tiếp theo, đa số các nhà thiên văn kết luận rằng không còn một tiểu hành tinh nào nữa và dừng tìm kiếm.

Tuy nhiên, Karl Ludwig Hencke vẫn bền bỉ và bắt đầu tìm kiếm thêm các tiểu hành tinh khác năm 1830. Mười lăm năm sau, ông tìm ra 5 Astraea, tiểu hành tinh mới đầu tiên sau 38 năm. Ông cũng phát hiện 6 Hebe chỉ chưa tới hai năm sau. Sau đó, các nhà thiên văn học khác cùng tham gia tìm kiếm và ít nhất mỗi năm lại có một tiểu hành tinh được tìm thấy (trừ thời năm 1945 đang có chiến tranh). Những người tìm kiếm tiểu hành tinh nổi tiếng nhất thời kỳ đầu này gồm J. R. Hind, Annibale de Gasparis, Robert Luther, H. M. S. Goldschmidt, Jean Chacornac, James Ferguson, Norman Robert Pogson, E. W. Tempel, J. C. Watson, C. H. F. Peters, A. Borrelly, J. Palisa, Paul Henry và Prosper Henry và Auguste Charlois.

Năm 1891 Max Wolf đã tiên phong sử dụng kỹ thuật chụp ảnh thiên văn để tìm kiếm các tiểu hành tinh, chúng sẽ biến thành các vệt trên những tấm kính ảnh có thời gian lộ sáng dài. Kỹ thuật này đã cải thiện đáng kể tỷ lệ khám phá so với những phương pháp trước đó: chỉ mình Wolf đã phát hiện ra 248 tiểu hành tinh, đầu tiên là 323 Brucia, trong khi từ trước tới đó chỉ hơn 300 tiểu hành tinh được phát hiện. Tuy vậy, một thế kỷ sau, chỉ vài nghìn tiểu hành tinh được xác định, đánh số và đặt tên. Mọi người biết rằng còn nhiều tiểu hành tinh khác, nhưng đa số các nhà thiên văn học không chú ý tới chúng, gọi chúng là "ký sinh của bầu trời".

Tới tận năm 1998, các tiểu hành tinh vẫn được khám phá theo quy trình bốn bước. Đầu tiên, một vùng bầu trời được chụp ảnh bằng kính thiên văn có thị trường rộng. Thông thường cứ mỗi giờ lại chụp hai bức (một cặp). Một ngày có thể chụp nhiều cặp. Thứ hai, hai film của cùng một vùng bầu trời được quan sát dưới kính nổi. Bất kỳ một vật thể nào có quỹ đạo quanh Mặt trời sẽ hơi chuyển chỗ sau mỗi cặp phim. Dưới kính nổi, hình ảnh vật thể sẽ thể hiện hơi nổi lên trên nền các ngôi sao phía sau. Thứ ba, một khi vật thể di chuyển đã được xác định, vị trí của nó sẽ được đo đạc chính xác bằng kính hiển vi số. Vị trí này sẽ được đo so với vị trí các ngôi sao đã được biết trước.

Ba bước đầu tiên đó chưa hoàn thành việc khám phá tiểu hành tinh: người quan sát chỉ mới tìm thấy một sự xuất hiện (apparition), và nó được cấp một số định danh tạm thời, gồm năm khám phá, một chữ thể hiện tuần lễ khám phá, và cuối cùng là một chữ và một số thể hiện số dãy (sequential number) của sự khám phá (ví dụ: 1998 FJ74).

Bước cuối cùng là gửi những dữ liệu vị trí và thời gian quan sát tới Brian Marsden thuộc Trung tâm tiểu hành tinh. Dr. Marsden có các chương trình máy tính tính toán xem liệu một sự xuất hiện có liên quan tới những sự xuất hiện trước đó thành một quỹ đạo duy nhất không. Nếu đúng vậy, vật thể sẽ được gắn một số. Người quan sát sự xuất hiện đầu tiên và tính ra được quỹ đạo của nó được tuyên bố là người khám phá ra tiểu hành tinh, và anh ta có được vinh dự đặt tên cho nó (phải được Liên đoàn Thiên văn học Quốc tế chấp nhận) một khi nó được đánh số.

Ngày càng có nhiều người quan tâm tới việc xác định các tiểu hành tinh có quỹ đạo cắt ngang quỹ đạo Trái đất, và vì thế có khả năng đâm vào Trái đất (xem những Tiểu hành tinh cắt ngang Trái đất). Ba nhóm tiểu hành tinh gần Trái đất quan trọng nhất là các tiểu hành tinh Apollo, các tiểu hành tinh Amor, và các tiểu hành tinh Aten. Nhiều Chiến lược làm chệch hướng tiểu hành tinh đã được đề xuất.

Tiểu hành tinh 433 Eros gần Trái đất đã được khám phá từ năm 1898, và trong thập kỷ 1930 nhiều vật thể tương tự đã được khám phá. Theo thời điểm phát hiện, chúng gồm: 1221 Amor, 1862 Apollo, 2101 Adonis, và cuối cùng là 69230 Hermes, nó đã từng tiếp cận Trái đất ở khoảng cách 0.005 AU năm 1937. Các nhà thiên văn học đã nhận thấy một số dấu hiệu va chạm với Trái đất.

Hai sự kiện trong những thập kỷ gần đây càng làm tăng nguy cơ đó: lý thuyết của Walter Alvarez về sự tuyệt chủng của khủng long do nguyên nhân va chạm ngày càng được chấp nhận rộng rãi, và vụ Sao chổi Shoemaker-Levy 9 đâm vào Sao Mộc năm 1994. Quân đội Hoa Kỳ cũng đã giải mật một số thông tin rằng các vệ tinh quân sự của họ, được chế tạo để theo dõi các vụ nổ hạt nhân, đã phát hiện thấy hàng trăm vụ va chạm trên tầng cao khí quyển bởi những vật thể lớn từ 1 tới 10 mét.

Tất cả những nghiên cứu đó đã giúp khuyến khích áp dụng những hệ thống hoàn toàn tự động hữu hiệu gồm các Thiết bị cặp đôi (CCD) camera và computer kết nối trực tiếp với các kính thiên văn. Từ năm 1998, một lượng lớn các tiểu hành tinh đã được các hệ thống tự động đó phát hiện. Danh sách các nhóm sử dụng các hệ thống tự động đó gồm:

* Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR)

* Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT)

* Spacewatch

* Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS)

* Catalina Sky Survey (CSS)

* Campo Imperatore Near-Earth Objects Survey (CINEOS) team

* Japanese Spaceguard Association

* Asiago-DLR Asteroid Survey (ADAS)

Chỉ riêng hệ thống LINEAR cho tới ngày 13 tháng 6, 2006 đã phát hiện 67.820 tiểu hành tinh. Giữa tất cả các hệ thống tự động, 4076 tiểu hành tinh gần Trái đất đã được phát hiện gồm hơn 600 tiểu hành tinh đường kính hơn 1 km.