كويكبات عاكسة لضوء الشمس

إن منحنيات الضوء لكويكبات طروادة - التي تُعرف بتغيّر شدة سطوع الجرم السماوي مع الزمن- هي واحدة من القرائن القليلة المتاحة للعلماء الذين يعملون على تحديد أشكال هذه الأجسام. التحدي يكمن في تصميم أداة تتيح للمستخدمين استكشاف كيفية تأثير شكل الكويكب على مظهر منحنى الضوء الخاص به.

تفاصيل
خلفية
في خريف هذا العام، ستبدأ مركبة لوسي الفضائية التابعة لوكالة ناسا رحلتها التي سوف تستغرق 12 عامًا في أول مهمة على الإطلاق لاستكشاف كويكبات طروادة (كويكبات طروادة عبارة عن مجموعة من الأجسام الصغيرة التي تتبع كوكب المشتري في مداره حول الشمس).
إنّ العديد من هذه الكويكبات (لا سيّما الصغيرة منها) لها أشكال غير منتظمة، ونظرًا لأنّ هذه الكويكبات صغيرة (أقل من 100 ميل أو 160 كيلومترًا) وبعيدة جدًا (مئات الملايين من الأميال أو الكيلومترات) فإنها تظهر كنقطة ضوئية غير مستقرة، حتى عند مشاهدتها باستخدام أكبر التلسكوبات الأرضية أو التلسكوبات المدارية. وبالتالي، فإننا لن نعرف على وجه اليقين شكل هذه الكويكبات حتى تُحلّق مركبة لوسي الفضائية بالقرب من هذه الأجسام الغامضة بين الأعوام 2027-2033م. ومع ذلك، فلن يمنعنا هذا من العمل على جمع أكبر عدد ممكن من الأدلة حول هذه الأجسام اليوم، من هنا على الأرض.
إحدى الطرق القليلة الممكنة للعلماء لتقدير شكل الكويكب من مسافة بعيدة هي دراسة منحنى الضوء-تغير شدة سطوع الجرم السماوي مع الزمن- للكويكبات. عندما يدور كويكب غير منتظم الشكل، يتغير مقدار الضوء الذي يعكسه. ومع مراقبة كويكب لفترة كافية، ستلاحظ أنّ تغيّرات السطوع تتكرر، ويمكن أن يساعد منحنى الضوء المتكرر العلماء على تحديد سرعة دوران الكويكب وشكله. وإذا شاهدت الكويكب لفترة أطول، فيمكن أن يتغير منحنى الضوء مع دوران الأرض والكويكب حول الشمس، مما يكشف عن كيفية توجيه الكويكب في الفضاء.
ومع ذلك، فإن علاقة منحنى الضوء بشكل الكويكب ليست بالضرورة متباينة، إذ يمكن للكويكبات ذات الأشكال المختلفة أن تولّد منحنيات ضوئية لا يمكن تمييزها.

الأهداف
يتمثل التحدي الذي تخوضه في تطوير أداة تتيح للمستخدمين استكشاف كيفية تأثير شكل الكويكب على مظهر منحنى الضوء الخاص به.
لاحظ ْ أنّ للعديد من الأجرام السماوية منحنيات ضوئية، وستجد هذا في مناقشات حول منحنيات الضوء للنجوم الثنائية، والكواكب الخارجية العابرة، والأجسام النجمية الأخرى مثل المستعرات العُظمى. يركز هذا التحدي على منحنيات الضوء (المرئية) للكويكبات التي تضيء بفضل ضوء الشمس المنعكس - وليس على الأجسام ذاتية الإضاءة.

الاعتبارات المحتملة
أثناء مشاركتك في التحدي، يمكن أن تأخذ الخيارات الآتية وتضع بعض المعلومات بعين الاعتبار:
● بعض التعريفات المفيدة:
منحنى الضوء - رسم بياني يوضح سطوع كائن(مثل الكويكب) خلال فترة زمنية.
نموذج الشكل - نموذج ثلاثي الأبعاد لكائن (مثل الكويكب).
طور الدوران - رقم (من صفر إلى واحد) يمثل الزاوية في نمط دوري.
هناك عدد من الخصائص التي تؤثر على مظهر منحنى الضوء منها معدل الدوران ومحور الدوران والشكل والملمس السطحي والتغيرات في انعكاس السطح (البياض). تحتاج إلى وضع هذه الاعتبارات بالحسبان:
● هناك العديد من البرامج عبر الإنترنت (مملوكة أو مفتوحة المصدر) التي تعرض نماذج ثلاثية الأبعاد وتسمح لك بإضاءة الكائنات بمصدر ضوء محدد، يمكن البحث عنها من خلال المصطلحات التالية: النمذجة ثلاثية الأبعاد والعرض ثلاثي الأبعاد وتتبع الشعاع. "3D modeling, 3D rendering, and ray tracing."
● إحدى طرق تحويل صورة نموذجٍ ثلاثي الأبعاد إلى نقطةٍ لمنحنى ضوئي يكمن في تجسيد صورة تم حلها ثم إضافة سطوع وحدات البكسل في الصورة؛ تأكد من أنك تضيء الكائن ثلاثي الأبعاد من اتجاه واحد فقط (يسمى أحيانًا ضوء "الشمس") بدون إضاءة محيطة (أي على خلفية سوداء).
● الانعكاس غير اللامع هو افتراض جيد لسطح الكويكبات. إذا كنت تريد استخدام نموذج أكثر تعقيدًا، فراجع الأوراق في أمثلة المراجع .
● إذا لم تكن تمتلك خبرة في برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد، فيمكنك إنشاء منحنيات ضوئية واقعية باستخدام كائن ومصدر ضوء وكاميرا!
● يمكن أن تبدأ باختيار منحنيات الضوء على جسم بيضاوي بسيط، ثم تستكشف ما يحدث مع الأشكال الأكثر تعقيدًا للكويكبات الحقيقية أو المتخيلة.
● إن التركيز الرئيسي في هذا التحدي هو منحنيات الضوء للكويكبات، لكن يمكنك أن تقدم تجربة لاستكشاف المفهوم أكثر، كأن أن تسمح أداتك للمستخدمين بتحميل نموذج إبريق الشاي ثلاثي الأبعاد ومعرفة كيف سيبدو منحنى الضوء له على سبيل المثال!
● إن من الصعب مراقبة الكويكب باستمرار على مدار دورة واحدة، ولكنّ العلماء يستفيدون من حقيقة أن منحنيات ضوء الكويكب تتكرر في كل دورة. باستخدام هذا التكرار، يمكن للعلماء "تكرار" البيانات ورسمها كدالة لمرحلة الدوران بدلاً من الوقت. رغم ذلك، وبتغير الفصول على الكويكب، قد يتغير منحنى الضوء.
● للوصول لمعلومات أكثر يمكنك البحث باستخدام المصطلحات التالية: نماذج الكويكبات ثلاثية الأبعاد، وقواعد بيانات منحنى ضوء الكويكبات، وقاعدة بيانات القياس الضوئي لمنحنى ضوء الكويكب.
● للحصول على البيانات والموارد المتعلقة بهذا التحدي، ارجع إلى علامة التبويب "الموارد" في أعلى الصفحة. يمكن إضافة المزيد من الموارد قبل بدء الهاكاثون.

للحصول على البيانات والمراجع المتعلقة بهذا التحدي، ارجع إلى علامة التبويب "المصادر" في أعلى الصفحة يمكن أن يتم إضافة المزيد من المراجع قبل بدء الهاكاثون.
لا تصادق وكالة ناسا على أي كيان حكومي غير أمريكي وليست مسؤولة عن المعلومات الواردة في المواقع الإلكترونية الحكومية غير الأمريكية.


المدينة المنورة
Sep 29, 2021

Trojan Asteroids Lightcurve Extraction Tool

مكة المكرمة
Sep 30, 2021

Match The Light Curve

احتياج المهارات
مطور مواقع
مطور تطبيقات
محلل بيانات
مختص تعلم الآلة Machine Learning
احتياج الأعضاء
3 طلب الالتحاق بالفريق