Merci aux scientifiques du Dark Energy Survey (DES), le système solaire vient d'avoir un autre membre.

Les scientifiques du DES ont récemment rapporté la découverte d'une planète naine potentielle située 92 fois plus loin du soleil que la Terre ne l'est, plus de deux fois plus éloigné que Pluton. La nouvelle planète naine a été découverte à l'aide de la caméra à énergie noire, un instrument scientifique construit au Fermilab pour sonder le mystère de l'énergie noire. Mais comme peuvent en témoigner les scientifiques de la collaboration DES, DECam s'avère être un outil puissant pour l'astronomie ainsi que la cosmologie.

L'objet nouvellement découvert, que l'équipe a surnommé DeeDee (pour "nain lointain"), est pour l'instant connu sous le nom de 2014 UZ224. DeeDee prend plus de 1, 100 ans pour compléter une orbite autour de notre soleil et est actuellement le deuxième objet connu le plus éloigné du système solaire. La lumière de DeeDee met 12 heures et demie pour nous parvenir.

DeeDee est l'un des nombreux petits mondes glacés qui se trouvent au-delà de la planète la plus éloignée du système solaire, Neptune. De tels corps célestes sont appelés objets transneptuniens, ou TNO, dont la plus célèbre est la planète naine Pluton. Les TNO sont des "restes cosmiques" de la formation il y a 4 milliards d'années des planètes géantes, comme Jupiter et Neptune, et les scientifiques les étudient pour en savoir plus sur l'histoire de notre système solaire.

David Gerdes et ses étudiants de l'Université du Michigan ont d'abord repéré DeeDee comme un point lumineux en mouvement qui est apparu dans seulement 14 des dizaines de milliers de photos prises par le Dark Energy Survey.

La collaboration DES utilise la caméra à énergie noire de pointe sur un télescope au Chili pour cartographier les galaxies lointaines, trouver des supernovae et rechercher des motifs dans la structure cosmique. DES a commencé à observer le ciel en 2013 dans le but de faire la lumière sur l'énergie noire, la substance mystérieuse qui accélère l'expansion de l'univers, et les scientifiques de collaboration sont principalement engagés dans cette tâche. Les objets transneptuniens ne font pas partie des principaux intérêts scientifiques de DES puisqu'ils ne nous renseignent pas sur l'expansion de l'univers.

La recherche de supernova DES, qui prend des photos de la même partie du ciel chaque semaine, a déclenché une idée lumineuse à Gerdes :au lieu de chercher des spots qui changent de luminosité avec le temps, ses étudiants cherchaient des endroits dont les positions changent au fil du temps. Bien que DES regarde les galaxies lointaines, l'arrière-cour qui est notre propre système solaire fait partie de chaque photo prise par le télescope. Une planète naine pouvait être capturée dans les données DES – il suffisait de la rechercher de la bonne manière.

"Je voulais un projet autonome pour mes étudiants d'été qui serait amusant et réalisable en 10 semaines, " a déclaré Gerdes. " La plupart des sujets utilisant les données DES font partie d'analyses longues et complexes qui ne sont pas gérables dans un délai aussi court. "

Gerdes et ses collaborateurs Masao Sako et Gary Bernstein de l'Université de Pennsylvanie ont utilisé une technique développée pour les recherches de supernova DES et l'ont ajustée pour trouver des objets lents.

"Jusqu'à présent, nous avons découvert plus de 50 nouveaux TNO dans nos données, " dit Gerdes. " DeeDee est le plus grand et le plus éloigné. "

Pour que DeeDee soit une planète naine, il doit remplir quatre critères :Premièrement, il doit orbiter autour du soleil. Seconde, ce ne peut pas être le satellite d'une planète, comme notre lune. Troisième, il ne peut pas avoir attiré d'autres objets le long de son orbite pour devenir ses satellites, il ne peut pas non plus avoir forcé leurs orbites hors de son chemin. C'est la différence majeure entre une planète naine et une planète à part entière. Puisque l'orbite de Pluton est liée à celle de Neptune, par ce critère Pluton a été rétrogradé au statut de planète naine.

Et pour couronner le tout, il doit avoir une masse suffisante pour que sa propre force gravitationnelle le compacte en une forme sphérique. DeeDee vérifie facilement les trois premières qualifications, mais sa forme n'est pas encore confirmée.

L'équipe spécule que DeeDee est rond car il a un diamètre d'environ 350 miles, ce qui signifie qu'il a probablement une masse suffisante, et donc assez de force gravitationnelle, être sphérique. Gerdes et son équipe analysent actuellement des données supplémentaires provenant d'un radiotélescope pour déterminer sa taille.

Jusqu'à présent, les chances de DeeDee de rejoindre le groupe d'élite des planètes naines sont bonnes. Il pourrait même gagner son propre nom mythologique, comme les planètes naines Eris et Haumea, nommé d'après l'ancienne déesse grecque de la discorde et des conflits et la déesse hawaïenne de l'accouchement et de la fertilité, respectivement.

Scoutisme pour plus

DES utilise la caméra à énergie noire pour prendre ses images impressionnantes du cosmos. La caméra est montée sur le télescope Victor M. Blanco de 4 mètres à l'observatoire interaméricain Cerro Tololo dans les Andes chiliennes. Laboratoire Fermi, avec le soutien du Bureau des sciences du DOE, a dirigé sa construction et joue un rôle majeur dans l'analyse des données DES, en mettant l'accent sur l'illumination de l'univers sombre.

"Le jeu de données DES est un jeu de données astronomiques très riche, et une étape critique vers ses découvertes est l'étalonnage des données, " dit William Wester, Scientifique du Fermilab impliqué dans l'analyse DES. "Le calibrage aide à déterminer la luminosité d'un objet. Dans le cas de DeeDee, cela fait allusion à sa taille."

Tous les points brillants ne sont pas en fait une étoile ou une galaxie, ou même un TNO. Il peut également s'agir d'un artefact ou d'un reflet de lumière créé par la caméra.

"Vous devez savoir ce que vous recherchez, alors vous pouvez formuler votre question correctement pour les données disponibles et retirer de la multitude un nombre raisonnable et gérable de candidats, " dit Jim Annis, Scientifique principal du Fermilab.

Le nombre d'objets possibles dans l'ensemble de données DES approche facilement le milliard, un tri des données aussi minutieux et fiable est essentiel pour trouver des candidats prometteurs. Wester et Annis sont bien entraînés dans des exercices similaires, ayant été impliqué dans de nombreuses recherches différentes au sein de la collaboration DES.

La découverte de DeeDee est plus que cela - c'est une autre étape sur la voie d'une plus grande découverte possible :la planète 9. La planète 9 est une hypothétique neuvième planète au bord de notre système solaire avec 10 fois la masse de la Terre. Par ailleurs, des schémas inexpliqués dans les orbites des TNO sur la plus grande orbite suggèrent son existence. Cela ouvre la possibilité que Planet 9 elle-même puisse être capturée dans les données DES, comme dans le cas de DeeDee.

Les scientifiques de la collaboration DES, tant au Fermilab que dans ses 24 autres institutions partenaires, continuer à exploiter les trois années de données qu'ils ont déjà collectées et collectera plus de données jusqu'à sa conclusion en 2018. DeeDee n'est qu'une des nombreuses découvertes à venir.