En el 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, la Encuesta de Energía Oscura (DES), un internacional, esfuerzo colaborativo 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.

La investigación fue dirigida por el Dr. Pedro Bernardinelli, un doctorado 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 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.

Entre 2013 y 2019, DES usó el Telescopio Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano 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, pero también ve otras cosas que están en la misma región del cielo que podrían estar más cerca o más lejos de su objetivo. Entonces podemos ver cualquier cosa, desde aviones hasta asteroides y TNO, así como estrellas y galaxias distantes. Entonces podemos usar los datos para encontrar otras cosas (en mi caso, ¡TNOs!) "

Sus resultados fueron descritos en un estudio previo, 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 la base de esto, el equipo analizó los resultados de los seis años completos de datos de la encuesta DES ("Y6") para TNO, aunque con algunas modificaciones y mejoras.

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

"Todos estos desarrollos tecnológicos tienen algunos desafíos únicos para DES, como quedamos, una vez más, no es un proyecto del sistema solar, así que tuvimos que encontrar nuevas formas de buscar estos objetos (normalmente, 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!). Así que todo lo que hicimos ayudará a futuros proyectos que tengan desafíos similares ".

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, como quedamos, una vez más, no es un proyecto del sistema solar, así que tuvimos que encontrar nuevas formas de buscar estos objetos (normalmente, 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!). Así que todo lo que hicimos ayudará a futuros proyectos que tengan desafíos similares ".

Las implicaciones de esta investigación son extensas y significativas. Para principiantes, Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que la población de pequeños cuerpos que orbitan más allá de Neptuno son restos de la formación del sistema solar. Y lo que es más, 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 este historial. Al recopilar datos sobre cientos de estos objetos, luego, llegamos a hacer todo tipo de preguntas, como "¿qué tan rápido migró Neptune?" (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 breve, al tener un censo de TNO y restringir su dinámica orbital, Los astrónomos podrán obtener nuevos conocimientos 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 lugar a la vida, facilitando así su búsqueda.