Usando datos de Dark Energy Survey (DES), los investigadores han encontrado más de 300 objetos transneptunianos (TNO), planetas menores ubicados en los confines del sistema solar, incluyendo más de 100 nuevos descubrimientos. Publicado en el Serie de suplementos de revistas astrofísicas , el estudio también describe un nuevo enfoque para encontrar tipos similares de objetos y podría ayudar a futuras búsquedas del hipotético Planeta Nueve y otros planetas no descubiertos. El trabajo fue dirigido por el estudiante graduado Pedro Bernardinelli y los profesores Gary Bernstein y Masao Sako.

El objetivo de DES, que completó seis años de recopilación de datos en enero, es comprender la naturaleza de la energía oscura mediante la recopilación de imágenes de alta precisión del cielo del sur. Si bien DES no se diseñó específicamente teniendo en cuenta los TNO, su amplitud y profundidad de cobertura lo hizo particularmente experto en encontrar nuevos objetos más allá de Neptuno. "La cantidad de TNO que puedes encontrar depende de cuánto del cielo mires y qué es lo más tenue que puedes encontrar, "dice Bernstein.

Debido a que DES fue diseñado para estudiar galaxias y supernovas, los investigadores tuvieron que desarrollar una nueva forma de rastrear el movimiento. Las encuestas TNO dedicadas toman medidas con una frecuencia de una o dos horas, lo que permite a los investigadores rastrear más fácilmente sus movimientos. "Las encuestas TNO dedicadas tienen una forma de ver el movimiento del objeto, y es fácil rastrearlos, "dice Bernardinelli." Una de las cosas clave que hicimos en este artículo fue encontrar una manera de recuperar esos movimientos ".

Utilizando los primeros cuatro años de datos DES, Bernardinelli comenzó con un conjunto de datos de 7 mil millones de "puntos, "todos los posibles objetos detectados por el software que estaban por encima de los niveles de fondo de la imagen. Luego eliminó todos los objetos que estaban presentes en varias noches, cosas como estrellas, galaxias, y supernova:para construir una lista "transitoria" de 22 millones de objetos antes de comenzar un juego masivo de "conectar los puntos, "buscando pares o tríos cercanos de objetos detectados para ayudar a determinar dónde aparecería el objeto en las noches siguientes.

Con los 7 mil millones de puntos reducidos a una lista de alrededor de 400 candidatos que fueron vistos durante al menos seis noches de observación, los investigadores luego tuvieron que verificar sus resultados. "Tenemos esta lista de candidatos, y luego debemos asegurarnos de que nuestros candidatos sean realmente cosas reales, "Dice Bernardinelli.

Para filtrar su lista de candidatos a TNO reales, los investigadores volvieron al conjunto de datos original para ver si podían encontrar más imágenes del objeto en cuestión. "Digamos que encontramos algo en seis noches diferentes, "Dice Bernstein." Para los TNO que están allí, de hecho, los señalamos durante 25 noches diferentes. Eso significa que hay imágenes donde debería estar ese objeto, pero no pasó por el primer paso de ser llamado punto ".

Bernardinelli desarrolló una forma de apilar varias imágenes para crear una vista más nítida, lo que ayudó a confirmar si un objeto detectado era un TNO real. También verificaron que su método pudo detectar TNO conocidos en las áreas del cielo que se estaban estudiando y que pudieron detectar objetos falsos que se inyectaron en el análisis. "La parte más difícil fue tratar de asegurarnos de que estábamos encontrando lo que se suponía que debíamos encontrar, "dice Bernardinelli.

Después de muchos meses de desarrollo y análisis de métodos, los investigadores encontraron 316 TNO, incluidos 245 descubrimientos realizados por DES y 139 nuevos objetos que no se publicaron anteriormente. Con solo 3, 000 objetos conocidos actualmente, este catálogo DES representa el 10% de todos los TNO conocidos. Plutón, el TNO más conocido, está 40 veces más lejos del sol que la Tierra, y las TNO encontradas usando los datos DES oscilan entre 30 y 90 veces la distancia de la Tierra al sol. Algunos de estos objetos se encuentran en órbitas de distancias extremadamente largas que los llevarán mucho más allá de Plutón.

Ahora que DES está completo, los investigadores están volviendo a ejecutar su análisis en todo el conjunto de datos de DES, esta vez con un umbral más bajo para la detección de objetos en la primera etapa de filtrado. Esto significa que existe un potencial aún mayor para encontrar nuevos TNO, posiblemente hasta 500, basado en las estimaciones de los investigadores, en el futuro cercano.

El método desarrollado por Bernardinelli también se puede utilizar para buscar TNO en próximas encuestas astronómicas. incluido el nuevo Observatorio Vera C. Rubin. Este observatorio inspeccionará todo el cielo del sur y podrá detectar objetos incluso más débiles y distantes que DES. "Muchos de los programas que hemos desarrollado se pueden aplicar fácilmente a otros grandes conjuntos de datos, como lo que producirá el Observatorio Rubin, "dice Bernardinelli.

Este catálogo de TNO también será una herramienta científica útil para la investigación sobre el sistema solar. Dado que DES recopila un amplio espectro de datos sobre cada objeto detectado, los investigadores pueden intentar averiguar de dónde se originó el TNO, ya que se espera que los objetos que se forman más cerca del Sol tengan colores diferentes a los que se originaron en lugares más distantes y fríos. Y, estudiando las órbitas de estos objetos, los investigadores podrían estar un paso más cerca de encontrar el Planeta Nueve, un supuesto planeta del tamaño de Neptuno que se cree que existe más allá de Plutón.

"Hay muchas ideas sobre planetas gigantes que solían estar en el sistema solar y ya no existen, o planetas que están lejos y son masivos pero demasiado débiles para que nos demos cuenta todavía, "dice Bernstein." Hacer el catálogo es la parte divertida del descubrimiento. Luego, cuando cree este recurso; puede comparar lo que encontró con lo que la teoría de alguien dijo que debería encontrar ".