Nuevos planetas menores encontrados más allá de Neptuno

Utilizando datos del Dark Energy Survey (DES), los investigadores han encontrado más de 300 objetos transneptunianos (TNO), planetas menores ubicados en los confines del sistema solar, incluidos más de 100 nuevos descubrimientos. Publicado en The Astrophysical Journal Supplement Series, el estudio también describe un nuevo enfoque para encontrar tipos similares de objetos y podría ayudar en 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 con TNO en mente, su amplitud y profundidad de cobertura lo hicieron particularmente experto en encontrar nuevos objetos más allá de Neptuno. "La cantidad de TNO que puedes encontrar depende de la cantidad de cielo que mires y qué es lo más débil 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 mediciones 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 documento 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 cualquier objeto que estuviera presente en varias noches, como estrellas, galaxias y supernovas, para crear una lista "transitoria" de 22 millones de objetos antes de comenzar un juego masivo de "conectar los puntos", buscando pares cercanos o trillizos de objetos detectados para ayudar a determinar dónde aparecería el objeto en noches posteriores.
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 tuvieron que verificar sus resultados. "Tenemos esta lista de candidatos, y luego debemos asegurarnos de que nuestros candidatos sean realmente 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, en realidad los señalamos durante 25 noches diferentes. Eso significa que hay imágenes donde debería estar ese objeto, pero no logró pasar el primer paso de ser llamado un 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 fue capaz de detectar TNO conocidos en las áreas del cielo en estudio y que pudieron detectar objetos falsos que fueron inyectados 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 previamente. 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 alejado del sol que la Tierra, y los TNO que se encuentran utilizando el rango de datos DES de 30 a 90 veces la distancia de la Tierra al sol. Algunos de estos objetos se encuentran en órbitas de larga distancia que los llevarán mucho más allá de Plutón.
Ahora que el DES está completo, los investigadores están volviendo a ejecutar su análisis en todo el conjunto de datos del DES, esta vez con un umbral más bajo para la detección de objetos en la primera etapa de filtrado. Esto significa que hay un potencial aún mayor para encontrar nuevos TNO, posiblemente hasta 500, según las estimaciones de los investigadores, en el futuro cercano.
El método desarrollado por Bernardinelli también se puede utilizar para buscar TNO en las próximas encuestas de astronomía, incluido el nuevo Observatorio Vera C. Rubin. Este observatorio examinará todo el cielo del sur y podrá detectar incluso objetos más débiles y más distantes que el DES. "Muchos de los programas que hemos desarrollado se pueden aplicar fácilmente a cualquier otro conjunto de datos de gran tamaño, 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. Debido a 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 ubicaciones. Y, al estudiar las órbitas de estos objetos, los investigadores podrían estar un paso más cerca de encontrar el Planeta Nueve, un planeta hipotético 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 están allí, o planetas que están muy lejos y son masivos pero demasiado débiles para que nos hayamos dado cuenta todavía", dice Bernstein. "Hacer el catálogo es la parte divertida del descubrimiento. Luego, cuando creas este recurso, puedes comparar lo que encontraste con lo que la teoría de alguien dijo que deberías encontrar".