Dzięki danym z projektu Dark Energy Survey astronomowie odkryli ponad 100 nieznanych do tej pory obiektów trans-neptunowych, czyli obiektów krążących po orbitach znajdujących się za orbitą Neptuna.
Projekt Dark Energy Survey wcale nie miał na celu poszukiwanie obiektów trans-neptunowych (Trans-Neptunian Objects – TNO). Badanie trwało od sierpnia 2013 do stycznia 2019 roku i naukowcy chcieli przez nie lepiej zrozumieć naturę ciemnej energii, gromadząc dane w podczerwieni i bliskiej podczerwieni obiektów i zjawisk południowego nieba, jak supernowe czy gromady galaktyk.
Choć Dark Energy Survey miało inne założenia, to wykonane w badaniu zdjęcia okazały się tak precyzyjne, że pomogły astronomom dostrzec setki TNO. Kategoria to obejmuje niemal wszystko, co nie jest planetą ani kometą - od asteroid po planety karłowate.
Ponowna analiza danych z Dark Energy Survey, przy użyciu specjalnie w tym celu opracowanych nowych technik śledzenia ruchu mniejszych obiektów w odległych zakątkach Układu Słonecznego, doprowadziła do znalezienia 316 ciał niebieskich, z czego 139 nigdy wcześniej nie zostało zaobserwowanych. Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Astrophysical Journal Supplement Series”. Pracami kierowali doktorant Pedro Bernardinelli oraz profesorowie Gary Bernstein i Masao Sako z University of Pennsylvania.
TNO są bardzo trudne do znalezienia. Do obiektów tych zaliczają się większe i mniejsze ciała, ale wszystkie one są bardzo daleko i znajdują się na ogromnym obszarze, gdzie nie ma za wiele światła, które mogłoby pomóc w ich lokalizacji.
Obecnie znamy około trzy tysiące TNO. Pluton - najbardziej znany wśród nich, znajduje się 40 razy dalej od Słońca niż Ziemia. Wśród odkrytych dzięki analizie danych z Dark Energy Survey obiektów są takie, które znajdują się od 30 do nawet 90 razy dalej od Słońca niż nasza planeta.
Ponieważ TNO poruszają się inaczej niż śledzone w przeglądzie Dark Energy Survey galaktyki i pozostałości po supernowych, zespół musiał opracować sposób na uzyskanie tych ruchów w zebranych przez przegląd danych. - Badania dedykowane TNO pozwalają zobaczyć ruch obiektu i łatwo go wyśledzić. Jedną z kluczowych rzeczy, które zrobiliśmy w naszych analizach, było znalezienie sposobu na odzyskanie tych ruchów z danych – powiedział Bernardinelli.
Uczeni zaczęli od analizy danych z pierwszych czterech lat trwania projektu zawierających siedem miliardów punktów, które mogły być potencjalnymi TNO i które na zdjęciach wybijały się powyżej szumu tła obrazu. Następnie usunęli wszystkie obiekty, które były obecne w tym samym miejscu przez wiele nocy, kiedy prowadzono obserwacje i nie poruszały się jak TNO. To przede wszystkim gwiazdy, galaktyki i supernowe. W ten sposób powstałą lista 22 milionów obiektów.
Kolejnym krokiem było zidentyfikowanie zgrupowanych obiektów – obiektów znajdujących się blisko siebie, aby dowiedzieć się, jak się poruszają. Wszystkie te działania zaowocowały listą około 400 kandydatów na TNO. Obiekty te obserwowano przez co najmniej sześć nocy. Jednak ta lista wymagała weryfikacji.
Aby przefiltrować listę kandydatów i sprawdzić, czy są to rzeczywiste obiekty, badacze wrócili do analizy oryginalnego zestawu danych. - Załóżmy, że znaleźliśmy obiekt obserwowany przez sześć różnych nocy. W przypadku znanych nam TNO, widzieliśmy je przez 25 nocy. Oznaczało to, że jeśli dany obiekt jest faktycznie TNO, to istnieją dane, w których powinien znajdować się ten obiekt, ale nie udało nam się go wypatrzeć – powiedział Bernstein.
Zespół badaczy opracował w tym celu nowy sposób łączenia wielu zdjęć tak, by uzyskać ostrzejszy obraz, co pomogło potwierdzić, czy wykryty obiekt był prawdziwym TNO. Uczeni z powodzeniem sprawdzili również, czy ich metoda była w stanie wykryć znane już TNO. To była żmudna praca, ale się opłaciła. Zespół zidentyfikował 316 TNO - z których 139 nigdy nie wcześniej nie dostrzeżono.
Siedem z nowo odkrytych TNO mają ekstremalnie odległe orbity znajdujące się około 150 razy dalej od Słońca niż Ziemia. Jeśli te TNO zostaną potwierdzone, będą to jedne z najbardziej odległych obiektów Układu Słonecznego.
139 nowych obiektów pokazuje, że nowa metoda analizy zdjęć jest skuteczna do identyfikacji tych nieuchwytnych ciał niebieskich. Ponowne analizy zgromadzonych przez lata danych z użyciem nowej techniki mogą doprowadzić do odkrycia setek kolejnych TNO. Być może przy odrobinie szczęścia ktoś natknie się na dowód na istnienie hipotetycznej Dziewiątej Planety, na którą wskazują dziwne orbity kilku obiektów znajdujących się za orbitą Neptuna.
Źródło: University of Pennsylvania, fot. ESO/M. Kornmesser
