Ruim duizend planetoïden ontdekt op Hubble-foto’s, met dank aan duizenden ‘burgerwetenschappers’

Op oude foto’s van de Hubble Space Telescope zijn meer dan duizend nieuwe planetoïden ontdekt – miniplaneetjes die voornamelijk in een brede gordel tussen de banen van Mars en Jupiter rond de zon cirkelen. De nieuwe vondsten zijn te danken aan het werk van ruim elfduizend ‘burgerwetenschappers’.

Sinds de lancering in 1990 heeft de Hubble honderdduizenden foto’s gemaakt van kosmische gasnevels en verre sterrenstelsels, vaak met lange belichtingstijden. Tijdens zo’n opname beweegt er af en toe een planetoïde door het beeldveld, als een soort kosmische fotobom.

Omdat de ruimtetelescoop in een baan om de aarde draait, is hij zelf ook continu in beweging. Daardoor beschrijft de planetoïde op de foto geen rechte lijn, maar trekt hij een gebogen lichtspoor. En hoe kleiner het rotsblok is, des te zwakker is dat spoor.

Het kost natuurlijk veel tijd om alle Hubble-foto’s te checken op de aanwezigheid van zulke sporen. Daar komt bij dat niet elk verdacht lichtstreepje op een opname veroorzaakt is door een planetoïde. Het kan ook om een satelliet gaan, of om een storing in de detector als gevolg van elektrisch geladen deeltjes uit het heelal.

Algoritme

Sandor Kruk van het Max Planck Instituut in Garching (Duitsland) en Pablo García Martín van de Universiteit van Madrid schakelden daarom een paar jaar geleden de hulp van vrijwilligers in. Via hun ‘Hubble Asteroid Hunter’-programma konden mensen thuis op hun eigen computer verdachte streepjes, boogjes en golfjes op de Hubble-foto’s opsporen en classificeren. Die resultaten zijn vervolgens gebruikt om via machinelearning een algoritme te trainen dat zelfstandig planetoïden kan vinden.

‘De Hubble-telescoop is helemaal niet ontworpen om onderzoek aan planetoïden te doen’, zegt Kruk. ‘Het is geweldig dat dat op deze manier toch mogelijk is.’

Het blijft wel monnikenwerk. Ruim elfduizend vrijwilligers hebben in de afgelopen jaren een kleine veertigduizend Hubble-foto’s bestudeerd, opgeknipt in vier stukken. Elke foto is door minstens tien deelnemers bekeken, waarbij in totaal 1,8 miljoen ‘ongerechtigheden’ zijn geclassificeerd. Uiteindelijk bleken daar slechts 1.488 unieke planetoïdensporen tussen te zitten.

Dankzij dit trainingsmateriaal vond het algoritme, ontwikkeld in samenwerking met Google, nog eens honderden nieuwe exemplaren op foto’s die nog niet door de vrijwilligers waren onderzocht. Alle gevonden lichtsporen zijn daarna nog aan een nauwgezette visuele inspectie onderworpen door Kruk en zijn collega’s. ‘Dat blijft nodig om zeker te weten dat er geen fouten zijn gemaakt,’ aldus Kruk.

Vervolgonderzoek wees uit dat het in ruwweg de helft van de gevallen om reeds bekende planetoïden ging. Toch bleven er in totaal 1.031 ongeïdentificeerde objecten over – voornamelijk kleine, lichtzwakke hemellichamen die nooit eerder waren waargenomen.

Mooie resultaten

Het Hubble Asteroid Hunter-programma is inmiddels beëindigd; de eerste resultaten zijn deze week online gepubliceerd en verschijnen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. ‘Dit artikel laat zien dat burgerwetenschap heel mooie resultaten kan opleveren’, zegt planetoïdenexpert Bill Bottke van het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, die zelf niet bij het onderzoek was betrokken.

Er zijn inmiddels al meer dan een miljoen planetoïden bekend, met telescopen op aarde worden er dagelijks nieuwe ontdekt. Maar op de Hubble-foto’s zijn ook de kleinere exemplaren zichtbaar. ‘Door de grootteverdeling daarvan te bestuderen, kunnen we mogelijk meer te weten komen over de botsingsgeschiedenis in de planetoïdengordel’, zegt Bottke.

Voorjaar 2023 lanceert Esa de ruimtetelescoop Euclid, die maar liefst eenderde van de complete sterrenhemel gaat fotograferen met een vergelijkbare gevoeligheid als de Hubble. Euclid richt zich vooral op verre sterrenstelsels, maar volgens wetenschappelijk projectleider René Laureijs zullen er ongetwijfeld ook talloze planetoïden worden vastgelegd. ‘De schattingen liggen rond de 150.000 stuks.’