Nuovi pianeti minori trovati oltre Nettuno

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Nuovi pianeti minori trovati oltre Nettuno

Utilizzando i dati del Dark Energy Survey (DES), i ricercatori hanno trovato più di 300 oggetti trans-nettuniani (TNO), pianeti minori situati nelle parti più remote del sistema solare, tra cui oltre 100 nuove scoperte. Pubblicato in The Astrophysical Journal Supplement Series , lo studio descrive anche un nuovo approccio per trovare tipi simili di oggetti e potrebbe aiutare le ricerche future per l’ipotetico Pianeta Nove e altri pianeti da scoprire. 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, è comprendere la natura dell’energia oscura raccogliendo immagini ad alta precisione del cielo meridionale. Mentre DES non è stato progettato specificatamente pensando ai TNO, la sua ampiezza e profondità di copertura lo hanno reso particolarmente abile nel trovare nuovi oggetti oltre Nettuno.

“Il numero di TNO che puoi trovare dipende da quanta parte del cielo guardi e qual è la cosa più debole che riesci a trovare”, afferma Bernstein.

Poiché DES è stato progettato per studiare galassie e supernova, i ricercatori hanno dovuto sviluppare un nuovo modo di tracciare il movimento. I sondaggi TNO dedicati effettuano misurazioni con frequenza ogni ora o due, il che consente ai ricercatori di monitorare più facilmente i loro movimenti.

“I sondaggi TNO dedicati hanno un modo di vedere l’oggetto muoversi ed è facile rintracciarli”, afferma Bernardinelli. “Una delle cose chiave che abbiamo fatto in questo documento è stata quella di trovare un modo per recuperare quei movimenti.”

Utilizzando i primi quattro anni di dati DES, Bernardinelli ha iniziato con un set di dati di 7 miliardi di “punti”, tutti i possibili oggetti rilevati dal software che si trovavano al di sopra dei livelli di sfondo dell’immagine. Quindi rimosse tutti gli oggetti che erano 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 “collegare i punti”, alla ricerca di coppie vicine o terzine di oggetti rilevati per aiutare a determinare dove l’oggetto apparirebbe 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 dovuto quindi verificare i loro risultati.

“Abbiamo questo elenco di candidati e quindi dobbiamo assicurarci che i nostri candidati siano effettivamente cose reali”, afferma 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.

“Supponiamo che abbiamo trovato qualcosa in sei notti diverse”, afferma Bernstein. “Per i TNO che sono lì, li abbiamo effettivamente indicati per 25 notti diverse. Ciò significa che ci sono immagini in cui dovrebbe trovarsi quell’oggetto, ma non è riuscito a superare il primo passo di essere chiamato punto.”

Bernardinelli ha sviluppato un modo per impilare più immagini per creare una visione più nitida, che ha contribuito a confermare se un oggetto rilevato fosse un vero TNO. Hanno anche verificato che il loro metodo era in grado di individuare i TNO noti nelle aree del cielo studiate e che erano in grado di individuare oggetti falsi che venivano iniettati nell’analisi.

“La parte più difficile è stata quella di assicurarsi che stessimo trovando ciò che dovevamo trovare”, afferma Bernardinelli.

Dopo molti mesi di sviluppo e analisi dei metodi, 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 TNO più noto, è 40 volte più lontano dal Sole rispetto alla Terra, e i TNO trovati usando i dati DES vanno da 30 a 90 volte la distanza della Terra dal sole. Alcuni di questi oggetti si trovano su orbite a distanza estremamente lunga che li porteranno ben oltre Plutone.

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

Il metodo sviluppato da Bernardinelli può essere utilizzato anche per la ricerca di TNO nelle prossime indagini astronomiche, tra cui il nuovo Osservatorio di Vera C. Rubin. Questo osservatorio esaminerà l’intero cielo meridionale e sarà in grado di rilevare oggetti ancora più deboli e più distanti di 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”, afferma 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 proviene il TNO, dal momento che gli oggetti che si formano più vicino al Sole dovrebbero avere colori diversi rispetto a quelli originati in più distanti e più freddi posizioni. E, studiando le orbite di questi oggetti, i ricercatori potrebbero essere un passo avanti nella ricerca del Pianeta Nove, un ipotetico pianeta delle dimensioni di Nettuno che si pensa esista oltre Plutone.

“Ci sono molte idee su pianeti giganti che erano nel sistema solare e non ci sono più, o pianeti che sono lontani e massicci ma troppo deboli per essere ancora notati”, dice Bernstein. “Fare il catalogo è la parte divertente della scoperta. Quando crei questa risorsa, puoi confrontare ciò che hai trovato con ciò che la teoria di qualcuno ha detto che dovresti trovare.”

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