En utilisant les données du Dark Energy Survey (DES), les chercheurs ont trouvé plus de 300 objets transneptuniens (TNO), planètes mineures situées aux confins du système solaire, dont plus de 100 nouvelles découvertes. Publié dans Le Série de suppléments de revues astrophysiques , l'étude décrit également une nouvelle approche pour trouver des types d'objets similaires et pourrait aider les futures recherches de l'hypothétique planète neuf et d'autres planètes non découvertes. Les travaux ont été dirigés par l'étudiant diplômé Pedro Bernardinelli et les professeurs Gary Bernstein et Masao Sako.

Le but du DES, qui a achevé six années de collecte de données en janvier, est de comprendre la nature de l'énergie noire en collectant des images de haute précision du ciel austral. Bien que DES n'ait pas été spécifiquement conçu pour les TNO, son étendue et sa profondeur de couverture le rendaient particulièrement apte à trouver de nouveaux objets au-delà de Neptune. « Le nombre de TNO que vous pouvez trouver dépend de la partie du ciel que vous regardez et de la chose la plus faible que vous pouvez trouver, " dit Bernstein.

Parce que DES a été conçu pour étudier les galaxies et les supernovas, les chercheurs ont dû développer une nouvelle façon de suivre les mouvements. Des enquêtes TNO dédiées prennent des mesures aussi fréquemment que toutes les heures ou deux, ce qui permet aux chercheurs de suivre plus facilement leurs mouvements. "Les enquêtes TNO dédiées ont une façon de voir l'objet bouger, et il est facile de les retrouver, " dit Bernardinelli. " L'une des choses clés que nous avons faites dans cet article a été de trouver un moyen de récupérer ces mouvements. "

En utilisant les quatre premières années de données DES, Bernardinelli a commencé avec un ensemble de données de 7 milliards de "points, " tous les objets possibles détectés par le logiciel qui étaient au-dessus des niveaux d'arrière-plan de l'image. Il a ensuite supprimé tous les objets qui étaient présents plusieurs nuits - des choses comme des étoiles, galactique, et supernova - pour construire une liste "transitoire" de 22 millions d'objets avant de commencer un jeu massif de "relier les points, " à la recherche de paires ou de triplets d'objets détectés à proximité pour aider à déterminer où l'objet apparaîtrait les nuits suivantes.

Avec les 7 milliards de points réduits à une liste d'environ 400 candidats qui ont été vus au cours d'au moins six nuits d'observation, les chercheurs devaient alors vérifier leurs résultats. "Nous avons cette liste de candidats, et ensuite nous devons nous assurer que nos candidats sont réellement des choses réelles, ", dit Bernardinelli.

Pour filtrer leur liste de candidats jusqu'aux TNO réels, les chercheurs sont retournés à l'ensemble de données d'origine pour voir s'ils pouvaient trouver plus d'images de l'objet en question. "Dites que nous avons trouvé quelque chose six nuits différentes, " dit Bernstein. " Pour les TNO qui sont là, nous les avons pointés du doigt pendant 25 nuits différentes. Cela signifie qu'il y a des images où cet objet devrait être, mais il n'a pas franchi la première étape d'être appelé un point."

Bernardinelli a développé un moyen d'empiler plusieurs images pour créer une vue plus nette, ce qui a permis de confirmer si un objet détecté était un vrai TNO. Ils ont également vérifié que leur méthode était capable de repérer des TNO connus dans les zones du ciel étudiées et qu'ils étaient capables de repérer de faux objets qui ont été injectés dans l'analyse. "La partie la plus difficile était d'essayer de s'assurer que nous trouvions ce que nous étions censés trouver, " dit Bernardinelli.

Après plusieurs mois de développement et d'analyse de méthodes, les chercheurs ont trouvé 316 TNO, dont 245 découvertes faites par DES et 139 nouveaux objets qui n'avaient pas été publiés auparavant. Avec seulement 3, 000 objets actuellement connus, ce catalogue DES représente 10 % de tous les TNO connus. Pluton, le TNO le plus connu, est 40 fois plus éloigné du soleil que la Terre, et les TNO trouvés à l'aide des données DES vont de 30 à 90 fois la distance de la Terre au soleil. Certains de ces objets sont sur des orbites extrêmement longues qui les transporteront bien au-delà de Pluton.

Maintenant que le DES est terminé, les chercheurs reprennent leur analyse sur l'ensemble des données DES, cette fois avec un seuil inférieur pour la détection d'objets au premier étage de filtrage. Cela signifie qu'il y a un potentiel encore plus grand pour trouver de nouveaux TNO, peut-être jusqu'à 500, sur la base des estimations des chercheurs, dans le futur proche.

La méthode développée par Bernardinelli peut également être utilisée pour rechercher des TNO dans les prochaines enquêtes d'astronomie, y compris le nouvel Observatoire Vera C. Rubin. Cet observatoire surveillera tout le ciel austral et sera capable de détecter des objets encore plus faibles et plus éloignés que DES. « Beaucoup des programmes que nous avons développés peuvent être facilement appliqués à tout autre ensemble de données volumineux, comme ce que produira l'Observatoire Rubin, " dit Bernardinelli.

Ce catalogue de TNO sera également un outil scientifique utile pour la recherche sur le système solaire. Étant donné que DES collecte un large éventail de données sur chaque objet détecté, les chercheurs peuvent tenter de comprendre d'où vient le TNO, puisque les objets qui se forment plus près du Soleil devraient avoir des couleurs différentes de celles qui sont originaires d'endroits plus éloignés et plus froids. Et, en étudiant les orbites de ces objets, les chercheurs pourraient faire un pas de plus vers la découverte de Planet Nine, une planète supposée de la taille de Neptune qui existerait au-delà de Pluton.

"Il y a beaucoup d'idées sur les planètes géantes qui étaient dans le système solaire et qui n'y sont plus, ou des planètes lointaines et massives mais trop faibles pour que nous l'ayons encore remarqué, " dit Bernstein. " Faire le catalogue est la partie découverte amusante. Ensuite, lorsque vous créez cette ressource ; vous pouvez comparer ce que vous avez trouvé à ce que la théorie de quelqu'un a dit que vous devriez trouver."