Utilizzando i dati del Dark Energy Survey (DES), i ricercatori hanno trovato più di 300 oggetti transnettuniani (TNO), pianeti minori situati ai confini del sistema solare, tra cui più di 100 nuove scoperte. Pubblicato in The Serie di supplementi per riviste astrofisiche , lo studio descrive anche un nuovo approccio per trovare tipi simili di oggetti e potrebbe aiutare le future ricerche per l'ipotetico Pianeta Nove e altri pianeti sconosciuti. Il lavoro è stato condotto dallo studente laureato Pedro Bernardinelli e dai professori Gary Bernstein e Masao Sako.

L'obiettivo di DES, che ha completato sei anni di raccolta dati a gennaio, consiste nel comprendere la natura dell'energia oscura raccogliendo immagini ad alta precisione del cielo australe. Sebbene DES non sia stato specificamente progettato pensando ai TNO, la sua ampiezza e profondità di copertura lo rendevano particolarmente abile nel trovare nuovi oggetti oltre Nettuno. "Il numero di TNO che puoi trovare dipende da quanto cielo guardi e qual è la cosa più debole che riesci a trovare, "dice Bernstein.

Poiché DES è stato progettato per studiare le galassie e le supernove, i ricercatori hanno dovuto sviluppare un nuovo modo per tracciare il movimento. I sondaggi TNO dedicati effettuano misurazioni ogni ora o due, che consente ai ricercatori di monitorare più facilmente i loro movimenti. "I sondaggi TNO dedicati hanno un modo di vedere l'oggetto in movimento, ed è facile rintracciarli, " dice Bernardinelli. "Una delle cose fondamentali che abbiamo fatto in questo documento è stato trovare un modo per recuperare quei movimenti".

Utilizzando i primi quattro anni di dati DES, Bernardinelli ha iniziato con un dataset di 7 miliardi di "punti, " tutti i possibili oggetti rilevati dal software che erano al di sopra dei livelli di sfondo dell'immagine. Ha quindi rimosso tutti gli oggetti presenti in più notti, cose come stelle, galassie, e supernova - per costruire un elenco "transitorio" di 22 milioni di oggetti prima di iniziare un enorme gioco di "collega i punti, " cercando coppie o terzine vicine di oggetti rilevati per aiutare a determinare dove l'oggetto sarebbe apparso nelle notti successive.

Con i 7 miliardi di punti ridotti a un elenco di circa 400 candidati che sono stati visti in almeno sei notti di osservazione, i ricercatori hanno poi dovuto verificare i loro risultati. "Abbiamo questa lista di candidati, e poi dobbiamo assicurarci che i nostri candidati siano effettivamente cose reali, "dice Bernardinelli.

Per filtrare la loro lista di candidati fino ai TNO effettivi, i ricercatori sono tornati al set di dati originale per vedere se potevano trovare più immagini dell'oggetto in questione. "Diciamo che abbiamo trovato qualcosa in sei notti diverse, " dice Bernstein. "Per i TNO che ci sono, in realtà li abbiamo indicati per 25 notti diverse. Ciò significa che ci sono immagini dove dovrebbe essere quell'oggetto, ma non è riuscito a superare il primo passo per essere chiamato punto."

Bernardinelli ha sviluppato un modo per impilare più immagini per creare una vista più nitida, che ha aiutato a confermare se un oggetto rilevato fosse un vero TNO. Hanno anche verificato che il loro metodo era in grado di individuare TNO noti nelle aree del cielo studiate e che erano in grado di individuare oggetti falsi che erano stati iniettati nell'analisi. "La parte più difficile è stata cercare di essere sicuri di trovare ciò che dovevamo trovare, "dice Bernardinelli.

Dopo molti mesi di sviluppo e analisi del metodo, i ricercatori hanno trovato 316 TNO, tra cui 245 scoperte fatte da DES e 139 nuovi oggetti che non erano stati precedentemente pubblicati. Con solo 3, 000 oggetti attualmente conosciuti, questo catalogo DES rappresenta il 10% di tutti i TNO conosciuti. Plutone, il più noto TNO, è 40 volte più lontano dal sole di quanto lo sia la Terra, e i TNO trovati utilizzando i dati DES vanno da 30 a 90 volte la distanza della Terra dal sole. Alcuni di questi oggetti si trovano su orbite estremamente lunghe che li porteranno ben oltre Plutone.

Ora che DES è completo, i ricercatori stanno rieseguendo la loro analisi sull'intero set di dati DES, questa volta con una soglia inferiore per il rilevamento dell'oggetto nella prima fase di filtraggio. Ciò significa che esiste un potenziale ancora maggiore per la ricerca di nuovi TNO, forse fino a 500, sulla base delle stime dei ricercatori, nel futuro prossimo.

Il metodo messo a punto da Bernardinelli può essere utilizzato anche per la ricerca dei TNO nei prossimi rilievi astronomici, compreso il nuovo Osservatorio Vera C. Rubin. Questo osservatorio rileverà l'intero cielo meridionale e sarà in grado di rilevare oggetti anche più deboli e distanti rispetto al DES. "Molti dei programmi che abbiamo sviluppato possono essere facilmente applicati a qualsiasi altro set di dati di grandi dimensioni, come quello che produrrà l'Osservatorio Rubin, "dice Bernardinelli.

Questo catalogo di TNO sarà anche un utile strumento scientifico per la ricerca sul sistema solare. Poiché DES raccoglie un ampio spettro di dati su ciascun oggetto rilevato, i ricercatori possono tentare di capire da dove ha avuto origine il TNO, poiché gli oggetti che si formano più vicino al Sole dovrebbero avere colori diversi rispetto a quelli che hanno avuto origine in luoghi più distanti e più freddi. E, studiando le orbite di questi oggetti, i ricercatori potrebbero essere un passo più vicini alla scoperta del Pianeta Nove, un ipotetico pianeta delle dimensioni di Nettuno che si pensa esista oltre Plutone.

"Ci sono molte idee sui pianeti giganti che erano nel sistema solare e non ci sono più, o pianeti che sono lontani e massicci ma troppo deboli perché ce ne siamo ancora accorti, " dice Bernstein. "Fare il catalogo è la parte divertente della scoperta. Quindi quando crei questa risorsa; puoi confrontare ciò che hai trovato con ciò che la teoria di qualcuno ha detto che dovresti trovare."