大多数已知的小行星在位于火星和木星之间的主要小行星带内运行，距离地球的平均距离约为2.5亿公里。自1801年发现第一颗小行星以来，已有近75万颗小行星被编号，主要是在过去十年中，由于在每个晴朗的夜晚对天空进行了许多光学调查。这些小行星中的大多数都大于1公里，最大的灶神星直径约为530公里，而预计会有数百万颗较小的小行星。虽然这些数字看起来很大，但所有小行星的总质量加起来还不如月球的质量。
有时，这些小行星被附近行星火星和木星的引力推到地球附近。这些天体被称为近地小行星，其中大约有35000颗已被发现，而且还在不断增加。在过去，它们中的许多撞击了地球和其他行星，在改变行星的地质历史和地球上生命的进化中发挥了重要作用。今天，它们在地球行星防御的背景下被积极地搜索和研究。
系外行星和小行星科学家合作
“对太阳系小天体的研究非常重要，因为它们让我们对太阳系的早期阶段有了独特的看法，甚至在行星形成之前。“能够观察到最小的主带小行星不仅会给我们提供关于行星构成的线索，而且还会为陨石落在地球上的来源提供一个独特的窗口，”Jehin解释说，他是liege大学的行星科学家，参与了麻省理工学院天文学家（和liege校友）Burdanov和de Wit领导的新研究。“但是，到目前为止，只有大约1公里或更大的小行星在主带被发现。”
德威特和他的团队主要致力于搜寻和研究系外行星——太阳系外可能适合居住的世界。这些研究人员是universitge天文学家吉隆领导的小组的一部分，该小组于2016年发现了TRAPPIST-1周围的行星系统，TRAPPIST-1是一颗距离地球约40光年的小红色恒星。研究小组首先利用位于智利的uilige凌日行星和小行星小型望远镜（TRAPPIST），利用许多其他望远镜证实，这颗恒星拥有7颗地球大小的岩石行星，其中几颗位于宜居带。TRAPPIST-1系统很快成为最受观察和最具特征的系外行星系统。2023年，吉隆和其他同事利用最强大的红外天文台——美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）——在太阳系的两颗内行星周围寻找大气层的迹象。
虽然这些结果仍在审查中，但德威特和布尔丹诺夫想知道，用于研究系外行星的相同数据是否可以回收利用，并用于偶然穿越TRAPPIST-1视野的小行星。
图像移位和叠加
为了做到这一点，他们寻求“移位和堆叠”，这是一种20世纪90年代首次开发的图像处理技术。该方法包括移动同一视场的多幅图像，并将这些图像堆叠起来，以观察以适当速度移动的其他微弱物体是否能掩盖背景噪声。这种方法需要大量的计算资源，因为它需要测试大量的小行星可能在哪里的场景，但麻省理工学院的团队已经成功地测试了它，使用最先进的gpu图形处理单元，可以高速处理大量的成像数据。
该团队将这种方法应用于超过10,000张JWST TRAPPIST-1场的图像，这些图像最初是为了寻找该系统内行星周围的大气迹象而获得的。在处理了这些图像之后，研究人员能够在主带中发现八颗已知的小行星。然后他们进一步观察，发现了138颗新的小行星，直径都在几十米以内——这是迄今为止发现的最小的主带小行星。他们怀疑有几颗小行星正在成为近地天体，其中一颗很可能是特洛伊小行星——一颗尾随木星的小行星。
德威特说：“我们以为我们只会发现一些新的天体，但我们发现的比预期的要多得多，尤其是小天体。”“这是一个迹象，表明我们正在探索一种新的种群制度，通过级联碰撞形成更多的小物体，这些碰撞非常有效地分解了大约100米以下的小行星。”
“这些非常小的主带小行星的统计数据对于模拟小行星数量至关重要。事实上，这些是在更大的，公里大小的小行星碰撞时喷出的碎片，这些小行星是可观察到的，并且经常在太阳周围表现出类似的轨道，因此我们可以将它们归类为小行星的“家族”，来自捷克共和国布拉格查尔斯大学的米罗斯拉夫·布罗兹补充道，他是该研究的合著者，也是太阳系各种小行星群的专家。
“我们没有想到，如此有影响力的太阳系奖金科学可以用最先进的系外行星观测来完成！”联合作者吉伦说。
探测超越可见空间的天体
这次调查的成功是由于JWST的非凡灵敏度，它在远离地球的太空中，拥有巨大的镜子和最先进的仪器，对红外线特别敏感，而不是可见光。“碰巧的是，在主小行星带轨道上运行的小行星在红外波长比可见光波长要亮得多，因此用JWST的红外能力更容易探测到，”Jehin说。
其他行星科学家对这些结果感到高兴。“看到存档的JWST数据如何为更好地了解最小的小行星打开新的大门，这在行星防御中起着至关重要的作用，真是太棒了。”我们的发现依赖于一种新的创新技术，通过简单的红外探测来确定小行星的大小，而不知道物体的真实轨道，”来自德国加兴马克斯普朗克研究所的合著者托马斯·米
来自意大利欧洲航天局（ESA）近地天体协调中心的合著者Marco Micheli证实：“由于JWST，我们有能力在这些小行星离地球更远的时候发现它们，这使我们现在能够进行更精确的轨道测定，这对行星防御至关重要。”
“多亏了现代技术，我们正在进入一个全新的、未开发的空间，”布尔丹诺夫总结道。“这是一个很好的例子，说明当我们以不同的方式看待数据时，我们可以做些什么。有时会有很大的回报，这就是其中之一。”
