Nieuwe kleine planeten voorbij Neptunus

[univers]

Deze bijgewerkte catalogus van trans-Neptuniaanse objecten en de methoden om ze te vinden, zou kunnen helpen bij toekomstige zoekopdrachten naar onontdekte planeten in de verre uithoeken van het zonnestelsel.


De Blanco Telescope-koepel van de Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili, waar de Dark Energy Camera werd gebruikt voor de onlangs verbeterde Dark Energy Survey, werd ondergebracht. (Afbeelding: Reidar Hahn, Fermilab)

Met behulp van gegevens van de Dark Energy Survey (DES) hebben onderzoekers meer dan 300 trans-Neptuniaanse objecten (TNO's) gevonden, kleine planeten in de verre uithoeken van het zonnestelsel, waaronder meer dan 100 nieuwe ontdekkingen. De studie, gepubliceerd in The Astrophysical Journal Supplement Series , beschrijft ook een nieuwe benadering voor het vinden van vergelijkbare soorten objecten en zou toekomstige zoekopdrachten naar de hypothetische Planet Nine en andere onontdekte planeten kunnen helpen. Het werk werd geleid door afgestudeerde student Pedro Bernardinelli en professoren Gary Bernstein en Masao Sako .

Het doel van DES, dat in januari zes jaar gegevensverzameling voltooide , is de aard van donkere energie te begrijpen door uiterst nauwkeurige beelden van de zuidelijke hemel te verzamelen. DES was niet specifiek ontworpen met het oog op TNO's, maar door zijn breedte en diepte was het bijzonder bedreven in het vinden van nieuwe objecten buiten Neptunus. 'Het aantal TNO's dat je kunt vinden, hangt af van hoeveel van de lucht je bekijkt en wat het zwakste is dat je kunt vinden', zegt Bernstein.

Omdat DES was ontworpen om sterrenstelsels en supernova's te bestuderen, moesten de onderzoekers een nieuwe manier ontwikkelen om beweging te volgen. Toegewijde TNO-onderzoeken doen metingen om de twee uur, waardoor onderzoekers hun bewegingen gemakkelijker kunnen volgen. "Speciale TNO-onderzoeken kunnen het object zien bewegen en zijn gemakkelijk op te sporen", zegt Bernardinelli. 'Een van de belangrijkste dingen die we in dit artikel hebben gedaan, was een manier bedenken om die bewegingen te herstellen.'

Gebruikmakend van de eerste vier jaar van DES-gegevens, begon Bernardinelli met een dataset van 7 miljard "dots", alle mogelijke objecten die door de software werden gedetecteerd en die boven de achtergrondniveaus van de afbeelding lagen. Vervolgens verwijderde hij alle objecten die op meerdere nachten aanwezig waren - zaken als sterren, sterrenstelsels en supernova - om een ​​"tijdelijke" lijst van 22 miljoen objecten op te bouwen voordat hij aan een enorm spel van "verbind de stippen" begon, op zoek naar paren of drielingen in de buurt van gedetecteerde objecten om te helpen bepalen waar het object de volgende nachten zou verschijnen.

Met de 7 miljard stippen teruggebracht tot een lijst van ongeveer 400 kandidaten die gedurende minstens zes nachten observatie werden gezien, moesten de onderzoekers vervolgens hun resultaten verifiëren. "We hebben deze lijst met kandidaten en dan moeten we ervoor zorgen dat onze kandidaten ook echt zijn", zegt Bernardinelli.

Om hun kandidatenlijst te filteren op daadwerkelijke TNO's, gingen de onderzoekers terug naar de oorspronkelijke dataset om te kijken of ze meer afbeeldingen van het betreffende object konden vinden. 'Stel dat we op zes verschillende avonden iets hebben gevonden', zegt Bernstein. “Voor de TNO's die er zijn, hebben we 25 nachten op ze gewezen. Dat betekent dat er afbeeldingen zijn waar dat object zou moeten zijn, maar het heeft de eerste stap van het genoemd worden van een punt niet gehaald. ”

Bernardinelli ontwikkelde een manier om meerdere afbeeldingen te stapelen om een ​​scherpere weergave te creëren, wat hielp bevestigen of een gedetecteerd object een echte TNO was. Ze verifieerden ook dat hun methode in staat was om bekende TNO's in de onderzochte delen van de lucht te spotten en dat ze nepobjecten konden detecteren die in de analyse waren geïnjecteerd. 'Het moeilijkste was om ervoor te zorgen dat we vonden wat we moesten vinden', zegt Bernardinelli.

Na vele maanden van methodeontwikkeling en analyse vonden de onderzoekers 316 TNO's, waaronder 245 ontdekkingen van DES en 139 nieuwe objecten die niet eerder waren gepubliceerd. Met slechts 3.000 objecten die momenteel bekend zijn, vertegenwoordigt deze DES-catalogus 10% van alle bekende TNO's. Pluto, de bekendste TNO, is 40 keer verder van de zon verwijderd dan de aarde, en de TNO's die zijn gevonden met het DES-gegevensbereik van 30 tot 90 keer de afstand van de aarde tot de zon. Sommige van deze objecten bevinden zich op banen van extreem lange afstand die ze ver voorbij Pluto zullen dragen.


De locatie van de objecten sterven in het eerste vier jaar van DES-gegevens zijn gevonden. De omtrek toont het zoekbereik van DES en de kleur van elke stip geeft aan hoe het object verwijderd is in de astronomische eenheid (met één AU het equivalent van 93 miljoen mijl). Twee van de detecties waren meer dan 90 AU of meer dan 8 miljard mijl verwijderd. (Afbeelding: Pedro Bernardinelli)

Nu DES is voltooid, voeren de onderzoekers hun analyse opnieuw uit op de volledige DES-dataset, dit keer met een lagere drempel voor objectdetectie in de eerste filterfase. Dit betekent dat er op basis van schattingen van de onderzoekers in de nabije toekomst een nog groter potentieel is om nieuwe TNO's te vinden, mogelijk wel 500, op basis van schattingen van de onderzoekers.

De door Bernardinelli ontwikkelde methode kan ook worden gebruikt om TNO's te zoeken in aankomende astronomische onderzoeken, waaronder de nieuwe Vera C. Rubin Observatory . Dit observatorium zal de hele zuidelijke hemel onderzoeken en zal zelfs zwakkere en verder weg gelegen objecten kunnen detecteren dan DES. "Veel van de programma's die we hebben ontwikkeld, kunnen eenvoudig worden toegepast op andere grote datasets, zoals wat de Rubin Observatory zal produceren", zegt Bernardinelli.

Deze catalogus van TNO's zal ook een nuttig wetenschappelijk hulpmiddel zijn voor onderzoek naar het zonnestelsel. Omdat DES een breed spectrum aan gegevens over elk gedetecteerd object verzamelt, kunnen onderzoekers proberen te achterhalen waar de TNO vandaan komt, aangezien wordt verwacht dat objecten die dichter bij de zon komen, andere kleuren hebben dan die welke verder weg en kouder zijn ontstaan locaties. En door de banen van deze objecten te bestuderen, zijn onderzoekers misschien een stap dichter bij het vinden van Planet Nine, een veronderstelde planeet van Neptunusformaat waarvan wordt gedacht dat ze buiten Pluto bestaat.

"Er zijn veel ideeën over gigantische planeten die zich vroeger in het zonnestelsel bevonden en die er niet meer zijn, of planeten die ver weg en massief zijn, maar te zwak voor ons om het nog te merken", zegt Bernstein. “Het maken van de catalogus is het leuke ontdekkingsgedeelte. Wanneer u vervolgens deze bron maakt; je kunt vergelijken wat je hebt gevonden met wat iemand's theorie zei dat je zou moeten vinden. '

https://penntoday.upenn.edu/news/new-mi ... nd-neptune