Вояджер-2 сделал эту фотографию Нептуна в 1989 году.
Используя данные исследования темной энергии (DES), ученые обнаружили более 300 транс-нептуновых объектов (TНO) — малых планет, расположенных в дальних уголках Солнечной системы. Опубликованное исследование также описывает новый подход к поиску объектов подобного типа и может помочь в поисках гипотетической Девятой планеты и других неоткрытых планет. Работой руководили аспирант Педро Бернардинелли и профессора Гари Бернштейн и Масао Сако.
Цель DES (Dark Energy Survey), которая завершила шестилетний сбор данных в январе, состоит в том, чтобы понять природу темной энергии, собирая высокоточные изображения южного неба. Хотя DES не был специально разработан с учетом TНO, его широта и глубина охвата сделали его способным находить новые объекты за пределами Нептуна. «Количество TНO, которое вы можете найти, зависит от того, на какую часть неба вы смотрите, и какой самый слабый объект вы можете обнаружить», — говорит Бернштейн.
Поскольку DES был разработан для изучения галактик и сверхновых, исследователям пришлось разработать новый способ отслеживания движения. Специализированные исследования TНO проводятся каждый час или два, что позволяет легче отслеживать их движения.
Используя данные DES за первые четыре года, Бернардинелли начал с набора данных из 7 миллиардов «точек» — всех возможных объектов, обнаруженных программным обеспечением, которые были выше фоновых уровней изображения. Затем он удалил все объекты, которые присутствовали в течение нескольких ночей — такие как звезды, галактики и сверхновые — чтобы построить «временный» список из 22 миллионов объектов, прежде чем начать массовую игру «соедини точки», чтобы определить, где объект появится в последующие ночи.
После того как 7 миллиардов точек были сведены к списку из примерно 400 кандидатов, которые были замечены по крайней мере за шесть ночей наблюдений, исследователи должны были проверить результаты. «У нас есть этот список кандидатов, и мы должны убедиться, что наши кандидаты действительно реальны», — говорит Бернардинелли.
Чтобы отфильтровать свой список кандидатов до реальных TНO, исследователи вернулись к исходному набору данных, чтобы посмотреть, смогут ли они найти больше изображений рассматриваемого объекта. «Допустим, мы нашли что-то в шесть разных ночей, — говорит Бернштейн. — ТНО, которые там есть, мы фактически указывали в течение 25 ночей. Это означает, что есть изображения, где он должен быть, но не прошел через первый шаг, чтобы называться точкой.»
Бернардинелли разработал способ складывания нескольких изображений для создания более четкого обзора, который помог подтвердить, является ли обнаруженный объект реальным TНO. Также подтвердилось, что этот метод способен обнаруживать известные TНO в изучаемых областях неба и что возможно обнаружить поддельные объекты, которые были введены в анализ. «Самая трудная часть заключалась в том, чтобы убедиться, что мы действительно находим то, что должны были найти», — говорит Бернардинелли.
После многих месяцев разработки и анализа методов ученые обнаружили 316 ТНО, в том числе 245 открытий, сделанных DES, и 139 новых объектов, которые ранее не были опубликованы. Поскольку в настоящее время известно всего 3000 объектов, этот каталог DES представляет собой 10% всех известных TНO. Плутон, самый известный TНO, находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, а TНO, найденные с помощью данных DES, находятся в диапазоне от 30 до 90 раз дальше Земли от Солнца. Некоторые из этих объектов находятся на чрезвычайно дальних орбитах, которые унесут их далеко за пределы Плутона.
Теперь, когда DES завершен, исследователи повторно запускают свой анализ, на этот раз с более низким порогом обнаружения объектов на первом этапе фильтрации. Это означает, что существует еще больший потенциал для поиска новых ТНО, возможно, до 500.
Этот каталог TНO будет полезным научным инструментом для исследования Солнечной системы. Поскольку DES собирает широкий спектр данных о каждом обнаруженном объекте, исследователи могут попытаться выяснить, откуда взялись TНO, поскольку объекты, которые формируются ближе к Солнцу, как ожидается, будут иметь другие цвета, чем те, которые возникли в более отдаленных и холодных местах. И, изучая орбиты этих объектов, ученые могут быть на один шаг ближе к обнаружению Девятой планеты, гипотетической планеты размером с Нептун, которая, как считается, существует за пределами Плутона.
«Есть много идей о планетах-гигантах, которые раньше были в Солнечной системе и больше не существуют, или о планетах, которые далеки от нас и массивны, но слишком слабы, чтобы мы могли их заметить», — говорит Бернштейн. — Составление каталога — это самое интересное открытие. После создания этого ресурса можно сравнить то, что найдено с тем, что, согласно чьей-то теории, должно быть найденным.»
Больше статей читайте на моём Телеграм-канале Quant (@proquantum)
Канал, посвящённый физике, квантовой механике и астрофизике.
Подписывайтесь и расширяйте свои знания!
