Dark Energy Survey opdager en potentiel ny dværgplanet

Tak til forskere på Dark Energy Survey (DES), solsystemet har lige fået endnu et medlem.

DES-forskere rapporterede for nylig opdagelsen af ​​en potentiel dværgplanet beliggende 92 gange længere fra solen, end Jorden er, mere end dobbelt så fjern som Pluto. Den nye dværgplanet blev opdaget ved hjælp af Dark Energy Camera, et videnskabeligt instrument bygget på Fermilab for at undersøge mysteriet om mørk energi. Men som forskere i DES-samarbejdet kan bekræfte, DECam viser sig at være et stærkt værktøj til astronomi såvel som kosmologi.

Det nyopdagede objekt, som holdet har givet tilnavnet DeeDee (for "fjern dværg"), er indtil videre kendt som 2014 UZ224. DeeDee tager mere end 1, 100 år til at fuldføre et kredsløb om vores sol og er i øjeblikket det næstfjerneste kendte objekt i solsystemet. Lys fra DeeDee tager 12 og en halv time at nå os.

DeeDee er en af ​​mange små iskolde verdener, der ligger ud over den fjerneste planet i solsystemet, Neptun. Sådanne himmellegemer kaldes trans-neptuniske objekter, eller TNO'er, den mest kendte er dværgplaneten Pluto. TNO'er er "kosmiske rester" fra dannelsen for 4 milliarder år siden af ​​de gigantiske planeter, såsom Jupiter og Neptun, og forskere studerer dem for at lære mere om historien om vores solsystem.

David Gerdes og hans studerende ved University of Michigan opdagede først DeeDee som en bevægelig lysplet, der dukkede op på kun 14 af de titusindvis af billeder taget af Dark Energy Survey.

DES-samarbejdet bruger det avancerede Dark Energy Camera på et teleskop i Chile til at kortlægge fjerne galakser, at finde supernovaer og at søge efter mønstre i den kosmiske struktur. DES begyndte at observere himlen i 2013 med det mål at skinne lys på mørk energi, det mystiske stof, der accelererer udvidelsen af ​​universet, og samarbejdsforskere er primært engageret i den opgave. Trans-neptunske objekter er ikke en del af DES' vigtigste videnskabelige interesser, da de ikke fortæller os om universets udvidelse.

DES supernova -søgningen, som tager billeder af den samme del af himlen hver uge, udløste en lys idé i Gerdes:I stedet for at søge efter pletter, der ændrer deres lysstyrke over tid, hans elever ville søge efter steder, hvis positioner ændrer sig over tid. Selvom DES ser på fjerne galakser, baghaven, der er vores eget solsystem, er en del af hvert billede, teleskopet tager. En dværgplanet kunne fanges i DES-dataene - man skulle bare lede efter den på den rigtige måde.

"Jeg ønskede et selvstændigt projekt for mine sommerstuderende, som ville være sjovt og opnåeligt om 10 uger, " sagde Gerdes. "De fleste emner, der bruger DES-data, er dele af lange og komplekse analyser, som ikke er håndterbare på så kort en tidsramme."

Gerdes og hans samarbejdspartnere Masao Sako og Gary Bernstein ved University of Pennsylvania brugte en teknik udviklet til DES-supernovasøgninger og justerede den til at finde langsomt bevægende objekter.

"Indtil videre har vi opdaget over 50 nye TNO'er i vores data, " sagde Gerdes. "DeeDee er den største og fjerneste."

For DeeDee at være en dværgplanet, det skal opfylde fire kriterier:For det første, den skal kredse om solen. Sekund, det kan ikke være en planets satellit, såsom vores måne. Tredje, den kan ikke have tiltrukket andre objekter langs sin bane for at blive dens satellitter, den kan heller ikke have tvunget deres baner ud af vejen. Dette er den største forskel mellem en dværgplanet og en fuldgyldig planet. Da Plutos bane er knyttet til Neptuns, ved dette kriterium blev Pluto degraderet til status som dværgplanet.

Og sidst men ikke mindst, den skal have nok masse, så dens egen tyngdekraft komprimerer den til en sfærisk form. DeeDee tjekker nemt de første tre kvalifikationer, men dens form er endnu ikke bekræftet.

Holdet spekulerer i, at DeeDee er rund, fordi den har en diameter på omkring 350 miles, hvilket betyder, at det sandsynligvis har nok masse, og derfor nok tyngdekraft, at være sfærisk. Gerdes og hans team analyserer i øjeblikket yderligere data fra et radioteleskop for at bestemme størrelsen.

Indtil videre er DeeDees chancer for at slutte sig til elitegruppen af ​​dværgplaneter gode. Det kan endda få sit eget mytologiske navn, såsom dværgplaneterne Eris og Haumea, opkaldt efter den antikke græske gudinde for splid og strid og den hawaiianske gudinde for fødsel og frugtbarhed, henholdsvis.

Spejder efter mere

DES bruger Dark Energy Camera til at tage sine ærefrygtindgydende billeder af kosmos. Kameraet er monteret på Victor M. Blanco 4-meter teleskopet ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i de chilenske Andesbjerge. Fermilab, med støtte fra DOE's Office of Science, ledet dens konstruktion og spiller en stor rolle i DES-dataanalysen, med fokus på at belyse det mørke univers.

"DES-datasættet er et meget rigt astronomisk datasæt, og et kritisk skridt mod dets opdagelser er kalibreringen af ​​dataene, " sagde William Wester, Fermilab-forsker involveret i DES-analyse. "Kalibreringen hjælper med at bestemme lysstyrken af ​​et objekt. I DeeDees tilfælde, dette antyder dens størrelse."

Ikke alle lyse prikker er faktisk en stjerne eller en galakse, eller endda en TNO. Det kan også være en artefakt eller en refleksion af lys skabt af kameraet.

"Du skal vide, hvad du leder efter, så kan du formulere dit spørgsmål rigtigt til de foreliggende data og trække et fornuftigt og overskueligt antal kandidater ud fra mængden, " sagde Jim Annis, Fermilab seniorforsker.

Antallet af mulige objekter i DES-datasættet nærmer sig let en milliard, så grundig og pålidelig datasortering er afgørende for at finde lovende kandidater. Wester og Annis er godt øvede i lignende øvelser, har været involveret i mange forskellige søgninger på tværs af DES-samarbejdet.

DeeDees opdagelse er mere end bare det - det er endnu et skridt på vejen til en større mulig opdagelse:Planet 9. Planet 9 er en hypotetisk niende planet i udkanten af ​​vores solsystem med 10 gange Jordens masse. Ellers antyder uforklarlige mønstre i kredsløbene af de største kredsløbs-TNO'er dens eksistens. Dette åbner muligheden for, at selve Planet 9 kunne fanges i DES-dataene, som i DeeDees tilfælde.

Forskerne i DES-samarbejdet, både hos Fermilab og hos dets andre 24 partnerinstitutioner, fortsætte med at udvinde de tre års data, de allerede har indsamlet, og vil indsamle flere data gennem konklusionen i 2018. DeeDee er blot endnu en af ​​mange opdagelser, der kommer.