利用合成追踪技术发现极小近地小行星

我们提出了一种方法，显著提高了发现和追踪小型及快速移动的近地小行星 (NEA's) 的灵敏度。该方法依赖于新一代高速相机的组合使用，这些相机允许对移动物体进行短曝光、高帧率拍摄，从而有效地“冻结”其运动；同时结合计算增强的“移位 - 叠加”(shift-and-add) 数据处理技术，有助于提高探测 NEA's 的信噪比 (SNR)。单次短曝光下暗弱 NEA 的 SNR 不足以在单帧中检测到它，但通过计算搜索合适的速度矢量，将连续帧相互移位，然后在后处理中叠加移位后的帧，我们可以合成出一张长曝光图像，仿佛望远镜正在追踪该物体。这种我们称为“合成追踪”(synthetic tracking) 的方法，增强了熟悉的移位 - 叠加技术，使其能够进行广泛的盲搜，近乎实时地探测和追踪暗弱且快速移动的 NEA's。我们还讨论了合成追踪如何改善快速移动 NEA's 的天体测量精度。我们将此技术应用于帕洛马山 200 英寸望远镜对两颗已知小行星的观测，结果表明与传统长曝光方法相比，SNR 得到提高，天体测量精度提升了 10 倍。在过去 5 年中，已发现了约 150 颗绝对星等 H=28（尺寸约 10 米）或更暗的 NEA's。通过升级我们的相机版本，并在帕洛马山 200 英寸望远镜上实现 (28 角分)$^2$ 的视场，合成追踪技术有望每晚探测到多达 180 个此类天体，包括尺寸小至 7 米的极小 NEA's。