ALMA undersøger DeeDee, en fjern, svagt medlem af vores solsystem

Ved at bruge Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astronomer har afsløret ekstraordinære detaljer om et nyligt opdaget fjerntliggende medlem af vores solsystem, planetlegemet 2014 UZ224, mere uformelt kendt som DeeDee.

På omkring tre gange Plutos nuværende afstand fra Solen, DeeDee er det næstfjerneste kendte trans-neptunske objekt (TNO) med en bekræftet bane, kun overgået af dværgplaneten Eris. Astronomer anslår, at der er titusinder af disse iskolde kroppe i det ydre solsystem ud over Neptuns kredsløb.

De nye ALMA-data afslører, for første gang, at DeeDee er omkring 635 kilometer på tværs, eller omkring to tredjedele af diameteren af ​​dværgplaneten Ceres, det største medlem af vores asteroidebælte. I denne størrelse, DeeDee skal have nok masse til at være sfærisk, de nødvendige kriterier for, at astronomer kan betragte det som en dværgplanet, selvom den endnu ikke har modtaget den officielle betegnelse.

"Langt uden for Pluto er en region overraskende rig på planetariske legemer. Nogle er ret små, men andre har størrelser, der kan konkurrere med Pluto, og kunne muligvis være meget større, sagde David Gerdes, en videnskabsmand ved University of Michigan og hovedforfatter på et papir, der vises i Astrofysiske tidsskriftsbreve . "Fordi disse objekter er så fjerne og dunkle, det er utroligt svært overhovedet at opdage dem, endsige studere dem i detaljer. ALMA, imidlertid, har unikke egenskaber, der gjorde det muligt for os at lære spændende detaljer om disse fjerne verdener."

I øjeblikket, DeeDee er omkring 92 astronomiske enheder (AU) fra Solen. En astronomisk enhed er den gennemsnitlige afstand fra Jorden til Solen, eller omkring 150 millioner kilometer. På denne enorme afstand, det tager DeeDee mere end 1, 100 år til at fuldføre en bane. Lys fra DeeDee tager næsten 13 timer at nå Jorden.

Gerdes og hans team annoncerede opdagelsen af ​​DeeDee i efteråret 2016. De fandt det ved hjælp af det 4 meter lange Blanco-teleskop ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile som en del af igangværende observationer for Dark Energy Survey, en optisk undersøgelse af omkring 12 procent af himlen, der søger at forstå den endnu mystiske kraft, der accelererer udvidelsen af ​​universet.

Dark Energy Survey producerer store skare af astronomiske billeder, som giver astronomer mulighed for også at søge efter fjerne solsystemobjekter. Den første søgning, som omfatter næsten 15, 000 billeder, identificeret mere end 1,1 milliarder kandidatobjekter. Langt de fleste af disse viste sig at være baggrundsstjerner og endnu fjernere galakser. En lille brøkdel, imidlertid, blev observeret at bevæge sig langsomt hen over himlen over successive observationer, det afslørende tegn på en TNO.

Et sådant objekt blev identificeret på 12 separate billeder. Astronomerne kaldte det uformelt DeeDee, som er en forkortelse for Distant Dwarf.

De optiske data fra Blanco-teleskopet gjorde det muligt for astronomerne at måle DeeDees afstand og orbitale egenskaber, men de var ude af stand til at bestemme dens størrelse eller andre fysiske egenskaber. Det var muligt, at DeeDee var et relativt lille medlem af vores solsystem, men alligevel reflekterende nok til at blive opdaget fra Jorden. Eller, det kunne være ualmindeligt stort og mørkt, reflekterer kun en lille del af det svage sollys, der når det; begge scenarier ville producere identiske optiske data.

Da ALMA observerer kulden, mørke univers, den er i stand til at detektere varmen - i form af millimeterbølgelængdelys - der udsendes naturligt af kolde genstande i rummet. Varmesignaturen fra et fjernt solsystemobjekt ville være direkte proportional med dets størrelse.

"Vi beregnede, at denne genstand ville være utrolig kold, kun omkring 30 grader Kelvin, lige lidt over det absolutte nulpunkt, sagde Gerdes.

Mens det reflekterede synlige lys fra DeeDee kun er omtrent så klart som et stearinlys set halvvejs afstanden til månen, ALMA var i stand til hurtigt at komme ind på planetlegemets varmesignatur og måle dens lysstyrke i millimeter-bølgelængdelys.

Dette gjorde det muligt for astronomer at fastslå, at det kun reflekterer omkring 13 procent af det sollys, der rammer det. Det er omtrent den samme reflektionsevne af det tørre snavs, der findes på en baseball-infield.

Ved at sammenligne disse ALMA-observationer med de tidligere optiske data, astronomerne havde den nødvendige information til at beregne objektets størrelse. "ALMA tog det ret nemt op, " sagde Gerdes. "Vi var da i stand til at løse den tvetydighed, vi havde med de optiske data alene."

Objekter som DeeDee er kosmiske rester fra dannelsen af ​​solsystemet. Deres baner og fysiske egenskaber afslører vigtige detaljer om dannelsen af ​​planeter, inklusive Jorden.

Denne opdagelse er også spændende, fordi den viser, at det er muligt at opdage meget fjerne, langsomt bevægende objekter i vores eget solsystem. Forskerne bemærker, at de samme teknikker kunne bruges til at opdage den hypotese, "Planet Nine", der kan ligge langt ud over DeeDee og Eris.

"Der er stadig nye verdener at opdage i vores egen kosmiske baghave, " slutter Gerdes. "Solsystemet er et rigt og kompliceret sted."