Grazie agli scienziati del Dark Energy Survey (DES), il sistema solare ha appena ricevuto un altro membro.

Gli scienziati del DES hanno recentemente riportato la scoperta di un potenziale pianeta nano situato 92 volte più lontano dal sole della Terra, più del doppio di Plutone. Il nuovo pianeta nano è stato scoperto utilizzando la Dark Energy Camera, uno strumento scientifico costruito al Fermilab per sondare il mistero dell'energia oscura. Ma come possono attestare gli scienziati della collaborazione DES, DECam si rivela un potente strumento sia per l'astronomia che per la cosmologia.

L'oggetto appena scoperto, che la squadra ha soprannominato DeeDee (per "nano distante"), è per ora conosciuto come 2014 UZ224. DeeDee prende più di 1, 100 anni per completare un'orbita attorno al nostro sole ed è attualmente il secondo oggetto conosciuto più distante del sistema solare. La luce di DeeDee impiega 12 ore e mezza per raggiungerci.

DeeDee è uno dei tanti piccoli mondi ghiacciati che si trovano oltre il pianeta più distante del sistema solare, Nettuno. Tali corpi celesti sono chiamati oggetti transnettuniani, o TNO, il più famoso dei quali è il pianeta nano Plutone. I TNO sono "residui cosmici" dalla formazione 4 miliardi di anni fa dei pianeti giganti, come Giove e Nettuno, e gli scienziati li studiano per saperne di più sulla storia del nostro sistema solare.

David Gerdes e i suoi studenti dell'Università del Michigan hanno individuato per la prima volta DeeDee come un punto luminoso in movimento che è apparso solo in 14 delle decine di migliaia di immagini scattate dal Dark Energy Survey.

La collaborazione DES utilizza la Dark Energy Camera all'avanguardia su un telescopio in Cile per mappare galassie lontane, trovare supernovae e cercare schemi nella struttura cosmica. DES ha iniziato a osservare il cielo nel 2013 con l'obiettivo di illuminare l'energia oscura, la misteriosa sostanza che sta accelerando l'espansione dell'universo, e gli scienziati della collaborazione sono principalmente impegnati in questo compito. Gli oggetti transnettuniani non fanno parte dei principali interessi scientifici di DES poiché non ci parlano dell'espansione dell'universo.

La ricerca della supernova del DES, che ogni settimana fotografa la stessa parte di cielo, ha suscitato un'idea brillante in Gerdes:invece di cercare punti che cambiano la loro luminosità nel tempo, i suoi studenti cercherebbero luoghi le cui posizioni cambiano nel tempo. Sebbene DES guardi le galassie lontane, il cortile di casa che è il nostro sistema solare fa parte di ogni immagine scattata dal telescopio. Un pianeta nano potrebbe essere catturato nei dati DES:bastava cercarlo nel modo giusto.

"Volevo un progetto autonomo per i miei studenti estivi che fosse divertente e realizzabile in 10 settimane, " Gerdes ha detto. "La maggior parte degli argomenti che utilizzano i dati DES sono parti di analisi lunghe e complesse che non sono gestibili in un lasso di tempo così breve".

Gerdes e i suoi collaboratori Masao Sako e Gary Bernstein dell'Università della Pennsylvania hanno utilizzato una tecnica sviluppata per le ricerche di supernovae DES e l'hanno adattata per trovare oggetti che si muovono lentamente.

"Finora abbiamo scoperto oltre 50 nuovi TNO nei nostri dati, " disse Gerdes. "DeeDee è il più grande e il più distante."

Perché DeeDee sia un pianeta nano, deve soddisfare quattro criteri:primo, deve orbitare intorno al sole. Secondo, non può essere il satellite di un pianeta, come la nostra luna. Terzo, non può aver attratto altri oggetti lungo la sua orbita per diventare suoi satelliti, né può aver forzato le loro orbite fuori strada. Questa è la principale differenza tra un pianeta nano e un pianeta a tutti gli effetti. Poiché l'orbita di Plutone è legata a quella di Nettuno, con questo criterio Plutone fu retrocesso allo stato di pianeta nano.

Ultimo ma non meno importante, deve avere una massa sufficiente affinché la sua stessa forza gravitazionale lo compatti in una forma sferica. DeeDee controlla facilmente le prime tre qualifiche, ma la sua forma non è ancora confermata.

Il team ipotizza che DeeDee sia rotondo perché ha un diametro di circa 350 miglia, il che significa che probabilmente ha una massa sufficiente, e quindi forza gravitazionale sufficiente, essere sferico. Gerdes e il suo team stanno attualmente analizzando ulteriori dati da un radiotelescopio per determinarne le dimensioni.

Finora le possibilità di DeeDee di unirsi al gruppo d'élite dei pianeti nani sono buone. Potrebbe persino guadagnare il proprio nome mitologico, come i pianeti nani Eris e Haumea, prende il nome dall'antica dea greca della discordia e dei conflitti e dalla dea hawaiana del parto e della fertilità, rispettivamente.

Scouting per saperne di più

DES utilizza la Dark Energy Camera per scattare le sue immagini maestose del cosmo. La telecamera è montata sul telescopio Victor M. Blanco da 4 metri presso l'Osservatorio interamericano di Cerro Tololo nelle Ande cilene. Fermilab, con il supporto dell'Office of Science del DOE, ha guidato la sua costruzione e svolge un ruolo importante nell'analisi dei dati DES, con l'obiettivo di illuminare l'universo oscuro.

"Il set di dati DES è un set di dati astronomici molto ricco, e un passo fondamentale verso le sue scoperte è la calibrazione dei dati, " disse William Wester, Scienziato del Fermilab coinvolto nell'analisi DES. "La calibrazione aiuta a determinare la luminosità di un oggetto. Nel caso di DeeDee, questo suggerisce le sue dimensioni."

Non tutti i punti luminosi sono in realtà una stella o una galassia, o anche un TNO. Potrebbe anche essere un artefatto o un riflesso di luce creato dalla fotocamera.

"Devi sapere cosa stai cercando, quindi puoi formulare correttamente la tua domanda per i dati a disposizione e tirare fuori dalla moltitudine un numero ragionevole e gestibile di candidati, " ha detto Jim Annis, Scienziato senior del Fermilab.

Il numero di possibili oggetti nel set di dati DES si avvicina facilmente a un miliardo, quindi l'ordinamento dei dati accurato e affidabile è fondamentale per trovare candidati promettenti. Wester e Annis sono esperti in esercizi simili, essendo stato coinvolto in molte ricerche diverse attraverso la collaborazione DES.

La scoperta di DeeDee è molto più di questo:è un altro passo verso una possibile scoperta più grande:il pianeta 9. Il pianeta 9 è un ipotetico nono pianeta ai margini del nostro sistema solare con una massa 10 volte maggiore della Terra. Schemi altrimenti inspiegabili nelle orbite dei TNO con l'orbita più grande suggeriscono la sua esistenza. Questo apre la possibilità che lo stesso Pianeta 9 possa essere catturato nei dati DES, come nel caso di DeeDee.

Gli scienziati della collaborazione DES, sia al Fermilab che presso le altre 24 istituzioni partner, continuano a estrarre i dati di tre anni che hanno già raccolto e ne raccoglieranno altri fino alla sua conclusione nel 2018. DeeDee è solo un'altra delle tante scoperte a venire.