Используя данные международной группы DES («Исследования темной энергии»), ученые обнаружили более 300 транснептуновых объектов (ТНО), малых планет, расположенных в отдаленных уголках Солнечной системы, в том числе более 100 новых открытий. Опубликованное в серии дополнений к Astrophysical Journal, исследование также описывает новый подход к поиску объектов подобного типа, что может помочь в будущих поисках гипотетической планеты девять и других неизученных планет. Работой руководили аспирант Педро Бернардинелли и профессора Гари Бернштейн и Масао Сако.
Цель DES, которая в январе завершила шестилетний сбор данных, состоит в том, чтобы понять природу темной энергии путем сбора высокоточных изображений южного неба. Хотя DES не был специально разработан с учетом ТНО, его широта и глубина охвата сделали его способным находить новые объекты за пределами Нептуна. «Количество ТНО, которое вы можете найти, зависит от того, на какое небо вы смотрите и какую самую слабую вещь вы можете найти», - говорит Бернштейн.
Поскольку DES был разработан для изучения галактик и сверхновых, исследователям пришлось разработать новый способ отслеживания движения. Специализированные исследования ТНО проводят измерения каждый час или два, что позволяет исследователям более легко отслеживать движения. «Специальные исследования ТНО позволяют увидеть движение объекта и его легко отследить», - говорит Бернардинелли. «Одна из ключевых вещей, которую мы сделали заключалась в том, чтобы найти способ восстановить эти движения».
Используя первые четыре года данных DES, Бернардинелли начал с набора данных из 7 миллиардов «точек», всех возможных объектов, обнаруженных программным обеспечением. Затем он удалил все объекты, которые присутствовали в течение нескольких ночей, такие как звезды, галактики и сверхновые, чтобы составить «временный» список из 22 миллионов объектов, прежде чем начать масштабную игру «соединяй точки», ища близлежащие пары или тройки обнаруженных объектов, чтобы помочь определить, где объект появится в последующие ночи.
В итоге 7 миллиардов точек были сведены в список из 400 кандидатов, которые были замечены в течение как минимум шести ночей наблюдений. «У нас есть список кандидатов, и затем мы должны убедиться, что наши кандидаты действительно являются реальными объектами», - говорит Бернардинелли.
Чтобы отфильтровать список кандидатов по фактическим ТНО, исследователи вернулись к исходному набору данных, чтобы посмотреть, смогут ли они найти больше изображений рассматриваемого объекта. «Скажем, мы нашли что-то в течении шести разных вечеров», - говорит Бернштейн.
Бернардинелли разработал способ сложения нескольких изображений для создания более четкого изображения, что помогло подтвердить, был ли обнаруженный объект реальным ТНО. Они также подтвердили, что их метод смог обнаружить известные ТНО в исследуемых областях неба и что они смогли обнаружить поддельные объекты, которые были введены в анализ. «Самым сложным было попытаться убедиться, что мы нашли то, что должны были найти», - говорит Бернардинелли.
После многих месяцев анализа методов, исследователи обнаружили 316 ТНО, включая 245 открытий, сделанных DES и 139 новых объектов, которые ранее не публиковались. В настоящее время известно всего 3000 объектов, этот каталог DES представляет 10% всех известных ТНО. Плутон, самый известный ТНО, находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, и ТНО, найденные с использованием данных DES, находятся в диапазоне от 30 до 90 раз дальше расстояния от Земли до Солнца. Некоторые из этих объектов находятся на чрезвычайно дальних орбитах - далеко за пределами Плутона.
Теперь, когда анализ данных DES завершен, исследователи повторно проводят анализ всего набора данных, на этот раз с более низким порогом обнаружения объектов на первом этапе фильтрации. Это означает, что в ближайшем будущем существует большой потенциал для поиска новых ТНО, возможно, до 500, по оценкам исследователей.
Метод, разработанный Бернардинелли, также можно использовать для поиска ТНО в будущих астрономических съемках, в том числе в новой обсерватории им. Веры К. Рубина. Эта обсерватория будет обследовать все южное небо и сможет обнаруживать даже более слабые и более отдаленные объекты, чем DES. «Многие из разработанных нами программ могут быть легко применены к любым другим большим наборам данных, таким как то, что будет поступать из Обсерватории Веры Рубин», - говорит Бернардинелли.
Этот каталог ТНО также будет полезным научным инструментом для исследований солнечной системы. Поскольку DES собирает широкий спектр данных по каждому обнаруженному объекту, исследователи могут попытаться выяснить, где и откуда возник ТНО, поскольку ожидается, что объекты, которые формируются ближе к Солнцу, будут иметь разные цвета, чем те, которые были образованы в более отдаленных и холодных местах. Изучая орбиты этих объектов, исследователи могут быть на один шаг ближе к обнаружению планеты девять, гипотетической планеты размером с Нептун, которая, как считается, существует за пределами Плутона.
«Существует множество идей о планетах-гигантах, которые раньше были в Солнечной системе и которых уже нет, или о планетах, которые находятся далеко и очень массивны, но они слишком далеки чтобы их заметить», - говорит Бернштейн.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200312152931
Обозрение "Terra & Comp".
