Nel futuro prossimo, gli astronomi trarranno vantaggio dalla presenza di telescopi di nuova generazione come il James Webb Space Telescope (JWST) e il Nancy Grace Roman Space Telescope (RST). Allo stesso tempo, Il miglioramento delle tecniche di data mining e di apprendimento automatico consentirà inoltre agli astronomi di ottenere di più dagli strumenti esistenti. Nel processo, sperano di rispondere finalmente ad alcune delle domande più scottanti sul cosmo.

Ad esempio, l'indagine sull'energia oscura (DES ), un internazionale, sforzo collaborativo per mappare il cosmo, ha recentemente pubblicato i risultati della loro indagine di sei anni sul sistema solare esterno. Oltre a raccogliere dati su centinaia di oggetti conosciuti, questo sondaggio ha rivelato 461 oggetti precedentemente non rilevati. I risultati di questo studio potrebbero avere implicazioni significative per la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione del sistema solare.

La ricerca è stata guidata dal Dott. Pedro Bernardinelli, un dottorato di ricerca candidato al Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università della Pennsylvania (UPenn). È stato raggiunto da Gary Bernstein e Masao Sako (due professori del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'UPenn) e altri membri della collaborazione DES. A partire dal 2013, DES cerca di accertare il ruolo che l'Energia Oscura ha svolto (e continua a svolgere) nell'espansione e nell'evoluzione del cosmo.

Tra il 2013 e il 2019, DES ha utilizzato il telescopio Blanco di 4 metri presso l'Osservatorio interamericano di Cerro Tololo (CTIO) in Cile per studiare centinaia di milioni di galassie, supernovae, e la struttura su larga scala dell'universo. Mentre il loro obiettivo principale è misurare il tasso di accelerazione dell'espansione cosmica (nota anche come la costante di Hubble-Lemaître) e la distribuzione spaziale della materia oscura, la Collaborazione DES ha anche riportato la scoperta di singoli TNO di interesse. Come ha spiegato il Dr. Bernardinelli a Universe Today via e-mail:

"Un dettaglio importante è che quando si scatta un'immagine del cielo, non vedi solo quello che stai cercando, ma vedi anche altre cose che si trovano nella stessa regione del cielo che potrebbero essere più vicine o più lontane dal tuo obiettivo. Quindi possiamo vedere qualsiasi cosa, dagli aeroplani agli asteroidi ai TNO, così come stelle e galassie lontane. Quindi possiamo usare i dati per trovare altre cose (nel mio caso, TNO!)"

I loro risultati sono stati descritti in uno studio precedente, dove la Collaborazione DES ha condiviso i primi quattro anni di raccolta dati ("Y4"). Ciò ha portato alla scoperta di 316 singoli TNO di interesse e allo sviluppo di nuove tecniche di apprendimento automatico per le ricerche TNO. Basandosi su questo, il team ha analizzato i risultati di tutti i sei anni di dati dell'indagine DES ("Y6") per i TNO, anche se con alcune modifiche e miglioramenti.

Ciò includeva l'adozione della versione iniziale del gasdotto TNO (quella utilizzata per Y4), ma con una serie di modifiche algoritmiche. Hanno anche rielaborato il catalogo Y4 per rilevare oggetti più deboli e aumentare la quantità di potenza di calcolo coinvolta. Di conseguenza, il catalogo Y6 era considerevolmente più grande dell'Y4, che ha costituito la più grande differenza (e sfida) tra le due indagini. In un senso, disse il dottor Bernardinelli, la ricerca Y4 era una prova generale per la ricerca Y6:

"Tutti questi sviluppi tecnologici presentano alcune sfide uniche per DES, come siamo, di nuovo, non un progetto di sistema solare, quindi abbiamo dovuto trovare nuovi modi per cercare questi oggetti (tipicamente, I sondaggi TNO hanno diverse immagini per notte; ne abbiamo uno solo). Mi piace descrivere questo problema come "trovare un chiodo in un pagliaio" misto a "collegare i punti" (dobbiamo trovare i 10 punti tra 100 milioni che corrispondono a un singolo oggetto:questi sono numeri reali!). Quindi tutto ciò che abbiamo fatto aiuterà i progetti futuri che hanno sfide simili".

Questa volta, la collaborazione ha rilevato 461 oggetti precedentemente non rilevati, che porta il numero totale di TNO scoperti da DES a 777, e il numero di TNO conosciuti a quasi 4000. Hanno anche ottenuto nuovi dati su molti altri oggetti, inclusa la grande cometa C/2014 UN271, che il Dr. Bernardinelli e il coautore Prof. Bernstein hanno scoperto nel 2014 mentre esaminavano alcune delle immagini d'archivio del DES. Ha detto il dottor Bernardinelli:

"Tutti questi sviluppi tecnologici presentano alcune sfide uniche per DES, come siamo, di nuovo, non un progetto di sistema solare, quindi abbiamo dovuto trovare nuovi modi per cercare questi oggetti (tipicamente, I sondaggi TNO hanno diverse immagini per notte, ne abbiamo uno solo). Mi piace descrivere questo problema come "trovare un chiodo in un pagliaio" misto a "collegare i punti" (dobbiamo trovare i 10 punti tra 100 milioni che corrispondono a un singolo oggetto:questi sono numeri reali!). Quindi tutto ciò che abbiamo fatto aiuterà i progetti futuri che hanno sfide simili".

Le implicazioni di questa ricerca sono sia ampie che significative. Per i principianti, gli astronomi sospettano da tempo che la popolazione di piccoli corpi in orbita oltre Nettuno siano i resti della formazione del sistema solare. Cosa c'è di più, l'attuale distribuzione orbitale di questi oggetti è il risultato della migrazione dei pianeti giganti alle loro orbite attuali. Mentre migravano, hanno lanciato questi oggetti nella regione transnettuniana.

"[P]ossiamo usare questi oggetti per cercare di risalire a questa storia. Raccogliendo dati su centinaia di questi oggetti, poi, possiamo fare tutti i tipi di domande, come "quanto velocemente Nettuno è migrato?" (i nostri dati mostrano una preferenza per una migrazione più lenta) o "c'è un nono pianeta nascosto alla periferia del sistema solare?" (i nostri dati non mostrano il segnale atteso, ma questo non significa che escludiamo l'idea del Pianeta 9)."

In breve, effettuando un censimento dei TNO e vincolando la loro dinamica orbitale, gli astronomi saranno in grado di ottenere nuove informazioni su come il nostro sistema solare si è formato e si è evoluto miliardi di anni fa. Questa conoscenza potrebbe anche informare la nostra comprensione di come emergono i sistemi abitabili che danno origine alla vita, rendendo così più facile per noi trovarlo.