Une recherche majeure sur 6 ans du système solaire extérieur révèle 461 nouveaux objets (mais pas de planète 9)

New Horizons Encountering 2014 MU69
Rencontre d'objets de la ceinture de Kuiper New Horizons

Vue d’artiste du vaisseau spatial New Horizons rencontrant un objet de la ceinture de Kuiper. Crédit : Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI)

Dans un avenir proche, les astronomes bénéficieront de la présence de télescopes de nouvelle génération comme le télescope spatial James Webb (JWST) et le télescope spatial romain Nancy Grace (RST). Dans le même temps, l’amélioration des techniques d’exploration de données et d’apprentissage automatique permettra également aux astronomes de tirer le meilleur parti des instruments existants. Dans le processus, ils espèrent enfin répondre à certaines des questions les plus brûlantes sur le cosmos.

Par exemple, le Dark Energy Survey (DES), un effort collaboratif international pour cartographier le cosmos, a récemment publié les résultats de son enquête de six ans sur le système solaire externe. En plus de recueillir des données sur des centaines d’objets connus, cette enquête a révélé 461 objets auparavant non détectés. Les résultats de cette étude pourraient avoir des implications importantes pour notre compréhension de la formation et de l’évolution du système solaire.

La recherche a été dirigée par le Dr Pedro Bernardinelli, un Ph.D. candidat au Département de physique et d’astronomie de l’Université de Pennsylvanie (UPenn). Il a été rejoint par Gary Bernstein et Masao Sako (deux professeurs au Département de physique et d’astronomie de l’UPenn) et d’autres membres de la Collaboration DES. À partir de 2013, DES cherche à déterminer le rôle que l’énergie noire a joué (et continue de jouer) dans l’expansion et l’évolution du cosmos.

Caméra de surveillance de l'énergie noire (DECam)

La caméra Dark Energy Survey (DECam) de la salle blanche SiDet. La caméra à énergie noire a été conçue spécifiquement pour l’enquête sur l’énergie noire. Il a été financé par le ministère de l’Énergie (DOE) et a été construit et testé au Fermilab du DOE. Crédit : DOE/FNAL/DECam/R. Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

Entre 2013 et 2019, DES a utilisé le télescope Blanco de 4 m de l’observatoire interaméricain Cerro Tololo (CTIO) au Chili pour étudier des centaines de millions de galaxies, de supernovae et la structure à grande échelle de l’Univers. Alors que leur objectif principal est de mesurer le taux d’accélération de l’expansion cosmique (alias le Hubble-Lemaître Constant) et la distribution spatiale de la matière noire, la collaboration DES a également signalé la découverte d’individus TNO d’intérêt. Comme le Dr Bernardinelli l’a expliqué à Universe Today par e-mail :

« Un détail important est que lorsque vous prenez une image du ciel, vous ne voyez pas seulement ce que vous recherchez, mais vous voyez également d’autres choses qui se trouvent dans la même région du ciel qui peuvent être plus ou moins éloignées. votre cible. Nous pouvons donc voir n’importe quoi, des avions aux astéroïdes en passant par les TNO, ainsi que les étoiles et les galaxies lointaines. Nous pouvons donc utiliser les données pour trouver d’autres choses (dans mon cas, les TNO !) »

Leurs résultats ont été décrits dans un étude précédente, où la Collaboration DES a partagé les quatre premières années de collecte de données (« Y4 »). Cela a conduit à la découverte de 316 TNO individuels d’intérêt et au développement de nouvelles techniques d’apprentissage automatique pour les recherches de TNO. Sur cette base, l’équipe a analysé les résultats des six années complètes de données d’enquête DES (« Y6 ») pour les TNO, avec toutefois quelques modifications et améliorations.

Rencontre de nouveaux horizons 2014 MU69

Vue d’artiste du vaisseau spatial New Horizons de la NASA rencontrant 2014 MU69, un objet de la ceinture de Kuiper qui orbite à 1,6 milliard de kilomètres au-delà de Pluton, le 1er janvier 2019. Crédit : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Steve Gribben

Cela comprenait l’adoption de la version initiale du pipeline TNO (celui utilisé pour Y4) mais avec une série de changements algorithmiques. Ils ont également retraité le catalogue Y4 pour détecter les objets plus faibles et augmenté la puissance de calcul impliquée. En conséquence, le catalogue Y6 était considérablement plus grand que le Y4, ce qui constituait la plus grande différence (et défi) entre les deux enquêtes. Dans un sens, a déclaré le Dr Bernardinelli, la recherche Y4 était une répétition générale de la recherche Y6 :

« Tous ces développements technologiques présentent quelques défis uniques pour le DES, car nous ne sommes, encore une fois, pas un projet de système solaire, nous avons donc dû trouver de nouvelles façons de rechercher ces objets (généralement, les enquêtes TNO ont plusieurs images par nuit, nous n’en avons qu’un). J’aime décrire ce problème comme « trouver un clou dans une botte de foin » mélangé à « relier les points » (il faut trouver les 10 points parmi 100 millions qui correspondent à un seul objet – ce sont des nombres réels !). Donc, tout ce que nous avons fait aidera de futurs projets qui ont des défis similaires.

Concept d'artiste d'objets transneptuniens

Le concept d’un artiste d’un objet transneptunien (TNO). Crédit : NASA

Cette fois, la Collaboration a détecté 461 objets non détectés auparavant, ce qui porte le nombre total de TNO découverts par DES à 777 et le nombre de TNO connus à près de 4000. Ils ont également obtenu de nouvelles données sur de nombreux autres objets, dont la grande comète C/ 2014 UN271, que le Dr Bernardinelli et le co-auteur Prof. Bernstein ont découvert en 2014 en examinant certaines des images d’archives du DES. Le Dr Bernardinelli a déclaré :

« Tous ces développements technologiques présentent quelques défis uniques pour le DES, car nous ne sommes, encore une fois, pas un projet de système solaire, nous avons donc dû trouver de nouvelles façons de rechercher ces objets (généralement, les enquêtes TNO ont plusieurs images par nuit, nous n’en avons qu’un). J’aime décrire ce problème comme « trouver un clou dans une botte de foin » mélangé à « relier les points » (il faut trouver les 10 points parmi 100 millions qui correspondent à un seul objet – ce sont des nombres réels !). Donc, tout ce que nous avons fait aidera de futurs projets qui ont des défis similaires.

Les implications de cette recherche sont à la fois vastes et importantes. Pour commencer, les astronomes soupçonnent depuis longtemps que la population de petits corps en orbite au-delà Neptune sont des vestiges de la formation du système solaire. De plus, la distribution orbitale actuelle de ces objets est le résultat de la migration des planètes géantes vers leurs orbites actuelles. Au cours de leur migration, ils ont envoyé ces objets dans la région transneptunienne.

“[W]ous pouvons utiliser ces objets pour tenter de retracer cette histoire. En collectant des données sur des centaines de ces objets, nous pouvons donc poser toutes sortes de questions, telles que « à quelle vitesse Neptune a-t-il migré ? » (nos données montrent une préférence pour une migration plus lente) ou « y a-t-il une neuvième planète cachée à la périphérie du système solaire ? (nos données ne montrent pas le signal attendu, mais cela ne signifie pas que nous excluons l’idée de la planète 9).

En bref, en recensant les TNO et en limitant leur dynamique orbitale, les astronomes pourront acquérir de nouvelles connaissances sur la façon dont notre système solaire s’est formé et a évolué il y a des milliards d’années. Cette connaissance pourrait également éclairer notre compréhension de la façon dont les systèmes habitables qui donnent naissance à la vie émergent, nous permettant ainsi de la trouver plus facilement !

Publié à l’origine le Univers aujourd’hui.

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