Una búsqueda de 6 años en el sistema solar exterior arroja 461 nuevos objetos, pero ningún planeta 9

En un futuro cercano, los astrónomos se beneficiarán de la presencia de telescopios de próxima generación como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace (RST). Al mismo tiempo, las técnicas mejoradas de minería de datos y aprendizaje automático también permitirán a los astrónomos sacar más provecho de los instrumentos existentes. En el proceso, esperan finalmente responder algunas de las preguntas más candentes sobre el cosmos.

Por ejemplo, el Dark Energy Survey (DES), un esfuerzo de colaboración internacional para mapear el cosmos, publicó recientemente los resultados de su estudio de seis años del Sistema Solar exterior. Además de recopilar datos sobre cientos de objetos conocidos, esta encuesta reveló 461 objetos no detectados previamente. Los resultados de este estudio podrían tener implicaciones significativas para nuestra comprensión de la formación y evolución del Sistema Solar.

Impresión artística de la nave espacial New Horizons de la NASA al encontrar un objeto del Cinturón de Kuiper. Créditos: NASA / JHUAPL / SwRI

La investigación fue dirigida por el Dr. Pedro Bernardinelli, un Ph.D. candidato en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Pennsylvania (UPenn). Se le unieron Gary Bernstein y Masao Sako (dos profesores del Departamento de Física y Astronomía de la UPenn) y otros miembros de DES Collaboration. A partir de 2013, DES busca determinar el papel que ha jugado (y sigue jugando) Dark Energy en la expansión y evolución del cosmos.

La Dark Energy Survey Camera (DECam) en la sala limpia de SiDet. La Cámara de Energía Oscura fue diseñada específicamente para la Encuesta de Energía Oscura. Crédito: DES

Entre 2013 y 2019, DES utilizó el Telescopio Blanco de 4 m en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO) en Chile para estudiar cientos de millones de galaxias, supernovas y la estructura a gran escala del Universo. Si bien su objetivo principal es medir la tasa de aceleración de la expansión cósmica (también conocida como la constante de Hubble-Lemaître ) y la distribución espacial de la materia oscura, DES Collaboration también informó sobre el descubrimiento de TNO individuales de interés. Como explicó el Dr. Bernardinelli a Universe Today por correo electrónico:

“Un detalle importante es que cuando tomas una imagen del cielo, no solo ves lo que estás buscando, sino que también ves otras cosas que están en la misma región del cielo que podrían estar más cerca o más lejos de tu objetivo. Entonces podemos ver cualquier cosa, desde aviones hasta asteroides y TNO (Objetos TransNeptunianos), así como estrellas y galaxias distantes. Entonces podemos usar los datos para encontrar otras cosas (en mi caso, ¡TNO!) “

Sus resultados se describieron en un estudio anterior , donde DES Collaboration compartió los primeros cuatro años de recopilación de datos (“Y4”). Esto condujo al descubrimiento de 316 TNO individuales de interés y al desarrollo de nuevas técnicas de aprendizaje automático para búsquedas de TNO. Sobre esta base, el equipo analizó los resultados de los seis años completos de datos de la encuesta DES (“Y6”) para las TNO, aunque con algunas modificaciones y mejoras.

Esto incluyó la adopción de la versión inicial de la data de los TNO (la que se usó para Y4) pero con una serie de cambios algorítmicos. También re-procesaron el catálogo Y4 para detectar objetos más débiles y aumentaron la cantidad de potencia informática involucrada. Como resultado, el catálogo Y6 fue considerablemente más grande que el Y4, lo que constituyó la mayor diferencia (y desafío) entre las dos encuestas. En cierto sentido, dijo el Dr. Bernardinelli, la búsqueda de Y4 fue un ensayo general para la búsqueda de Y6.

El concepto artístico de un objeto transneptuniano (TNO). Crédito: NASA

Esta vez, la Colaboración detectó 461 objetos no detectados previamente, lo que eleva el número total de TNO descubiertos por DES a 777 y el número de TNO conocidos a casi 4000. También obtuvieron datos nuevos sobre muchos otros objetos, incluido el gran cometa C / 2014 UN271 , que el Dr. Bernardinelli y el coautor, el profesor Bernstein, descubrieron en 2014 mientras examinaban algunas de las imágenes de archivo de DES. Dijo el Dr. Bernardinelli:

“Todos estos desarrollos tecnológicos tienen algunos desafíos únicos para DES, ya que, una vez más, no somos un proyecto del Sistema Solar, por lo que tuvimos que descubrir nuevas formas de buscar estos objetos (por lo general, las encuestas TNO tienen varias imágenes por noche, solo tenemos uno). Me gusta describir este problema como “encontrar un clavo en un pajar” mezclado con “conectar los puntos” (tenemos que encontrar los 10 puntos entre 100 millones que corresponden a un solo objeto – ¡estos son números reales!). Entonces, todo lo que hicimos ayudará a proyectos futuros que tengan desafíos similares “.

Las implicaciones de esta investigación son extensas y significativas. Para empezar, los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que la población de cuerpos pequeños que orbitan más allá de Neptuno son restos de la formación del Sistema Solar. Además, la distribución orbital actual de estos objetos es el resultado de la migración de los planetas gigantes a sus órbitas actuales. Mientras migraban, “patearon” estos objetos hacia la región transneptuniana.

“[Podemos] usar estos objetos para intentar rastrear esta historia. Al recopilar datos sobre cientos de estos objetos, podemos hacer todo tipo de preguntas, como “¿qué tan rápido migró Neptuno?” (nuestros datos muestran una preferencia por una migración más lenta) o “¿hay un noveno planeta escondido en las afueras del Sistema Solar?” (Nuestros datos no muestran la señal esperada, pero esto no significa que descartemos la idea del Planeta 9) ”.

En resumen, al tener un censo de TNO y restringir su dinámica orbital, los astrónomos podrán obtener una nueva perspectiva sobre cómo se formó y evolucionó nuestro Sistema Solar hace miles de millones de años. Ese conocimiento también podría informar nuestra comprensión de cómo surgen los sistemas habitables que dan origen a la vida, ¡facilitando así su búsqueda!

Referencias:

  1. PH Bernardinelli y col . “ Una búsqueda de los seis años completos de Dark Energy Survey para los objetos exteriores del Sistema Solar ”. preimpresión de arXiv.org , 2109.03758 (2021).
  2. PH Bernardinelli y col . ” Objetos transneptunianos encontrados en los primeros cuatro años de la encuesta de energía oscura “. The Astrophysical Journal Supplement Series 247.1, 32 (2020).

Fuente: Universe Today , de Matt Williams.

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