The Cooperin vyö on ollut loputon löytöjen lähde viimeisen vuosikymmenen aikana. Alkaen kääpiöplaneettasta Eris , joka havaittiin ensimmäisen kerran Mike Brownin johtamassa Palomarin observatorion tutkimuksessa vuonna 2003, on löydetty monia mielenkiintoisia Kuiper Belt Objects (KBO) -objekteja, joista osa on kooltaan verrattavissa Plutoon.
Ja uuden raportin mukaan IAU Minor Planet Center , Pluton kiertoradalta on löydetty vielä yksi ruumis. Virallisesti nimetty 2014 UZ224 , tämä ruumis sijaitsee noin 14 miljardin kilometrin (90 AU:n eli 8,5 miljardin mailin) päässä Auringosta. Tämä kääpiöplaneetta ei ole vain aurinkoperheemme uusin jäsen, vaan se on myös toiseksi kauimpana Auringostamme oleva kappale, jolla on vakaa kiertorata.
Löytön tekivät David Gerdes, astrofysiikan professori Michiganin yliopistosta, ja useat kollegat, jotka liittyvät Dark Energy Survey (DES) – projekti, joka perustuu Cerro Tololo Inter-American Observatorio Chilessä. Gerdesin tutkimus on aiemmin keskittynyt pimeän energian havaitsemiseen ja maailmankaikkeuden laajenemiseen.
DECam-instrumentti, joka esitettiin ennen kuin se asetettiin Blanco-teleskooppiin Cerro Tololo -observatoriossa. Luotto: noao.edu
Tätä varten DES on käyttänyt viimeiset viisi vuotta tutkien noin kahdeksasosaa taivaasta käyttämällä Dark Energy Camera (DECam), 570 megapikselin kameraa, joka on asennettu Victor M. Blanco -teleskooppi Cerro Tololossa. Tämä laite on tilannut Yhdysvallat. Energiaosasto suorittaa tutkimuksia kaukaisista galakseista, ja tohtori Gerdes osallistui luomiseen.
Ei ole yllättävää, että tämä sama tekniikka on mahdollistanut löytöjen tekemisen myös aurinkokunnan reunalla. Kaksi vuotta sitten Gerdes haastoi ryhmän perustutkinto-opiskelijoita tekemään (osana kesäprojektia). Nämä opiskelijat tutkivat DES:n vuosina 2013-2016 ottamia kuvia liikkuvien kohteiden havaitsemiseksi. Siitä lähtien analyysitiimiin on lisätty vanhempia tutkijoita, postdoktoreita, jatko- ja perustutkinto-opiskelijoita.
Vaikka kaukaiset tähdet ja galaksit näyttäisivät paikoillaan näissä kuvissa, kaukaiset TNO:t ilmaantuivat eri paikoissa ajan myötä – siksi niitä kutsutaan 'transienteiksi'. Kuten tohtori Gerdes selittää omassa 2014 UZ224 tietolehti , joka on saatavilla hänen kauttaan Michiganin yliopiston kotisivu :
'Käytimme transienttien tunnistamiseen tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä 'erokuvantaminen'. Kun otamme uuden kuvan, vähennämme siitä kuvan samalta taivaan alueelta, joka on otettu eri yöllä. Kohteet, jotka eivät muutu, katoavat tässä vähennyslaskussa, ja meille jää vain transientit… Tämä prosessi tuottaa miljoonia transientteja, mutta vain noin 0,1 % niistä osoittautuu kaukaisiksi pienplaneetoiksi. Niiden löytämiseksi meidän on 'yhdistettävä pisteet' ja määritettävä, mitkä transientit ovat itse asiassa sama asia eri asennoissa eri öinä. On monia pisteitä ja PALJON muita mahdollisia tapoja yhdistää ne.'
Kuvat vuoden 2014 UZ224:stä, näytetään kolmella DECamin hankkimalla dialla. Luotto: David Gerdes/DES/Michiganin yliopisto
Tämä oli vaikea prosessi. Sen lisäksi, että tarvitaan tuhansia tietokoneita Fermilab satojen teratavujen datan käsittelemiseksi ryhmän piti kirjoittaa erityisiä ohjelmia tehdäkseen sen. Gerdes ja hänen kollegansa turvautuivat myös Pennsylvanian yliopiston professorien Masao Sakon ja Gary Bernsteinin apuun, jotka antoivat keskeisiä läpimurtoja, joiden ansiosta he pystyivät suorittamaan erokuvauksen koko tutkimusalueella.
Lopussa, kymmeniä uusia Trans-Neptunisia esineitä (TNO) löydettiin, joista yksi oli 2014 UZ224. Heidän havaintojensa mukaan sen halkaisija voisi olla missä tahansa 350-1200 km, ja yhden Auringon kiertoradan suorittaminen kestää 1 136 vuotta. Perspektiivin vuoksi Pluton halkaisija on 2370 kilometriä ja sen kiertoaika on 248 vuotta.
Stephanie Hamilton, jatko-opiskelija Michiganin yliopistosta, oli henkilökohtaisesti mukana projektissa. Hänen tehtävänsä oli määrittää vuoden 2014 UZ224:n koko, mikä oli vaikeaa pelkästään alustavien havaintojen perusteella. Kuten hän kertoi Universe Todaylle sähköpostitse:
'Esineen kirkkaus näkyvässä valossa yksin riippuu sekä sen koosta että kuinka heijastava se on, joten et voi määrittää yksiselitteisesti yhtä näistä ominaisuuksista ilman, että oletetaan arvoa toiselle. Onneksi tähän ongelmaan on ratkaisu – esineen lähettämä lämpö on myös verrannollinen sen kokoon, joten lämpömittauksen saaminen optisten mittausten lisäksi tarkoittaa, että pystyisimme laskemaan kohteen koon ja albedon (heijastuskyvyn) ilman olettaa yhtä tai toista.
'Saimme kuvan kohteestamme lämpöaallonpituudella käyttämällä Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) Chilessä. Pyrin yhdistämään kaikki tietomme koon ja albedon määrittämiseksi, ja odotamme toimittavamme paperin tuloksistamme noin marraskuun puolivälissä.'
Taiteellinen renderöinti näyttää kaukaisen näkymän teoreettiselta yhdeksältä planeetalta takaisin aurinkoon. Planeetan uskotaan olevan kaasumainen, samanlainen kuin Uranus ja Neptunus. Hypoteettinen salama valaisee yöpuolen. Luotto: Caltech/R. Hurt (IPAC)
Mutta kuten kaikissa 'kääpiöplaneettoihin' liittyvissä asioissa, tästä löydöstä on ollut jonkin verran erimielisyyttä. Kun otetaan huomioon kohteen mitat, jotkut kyseenalaistavat, soveltuuko etiketti vai ei. Mutta kuten Gerdes osoittaa tietosivulla, tämä runko sopii useimpiin edellytyksiin:
”IAU:n virallisten ohjeiden mukaan kääpiöplaneetan on täytettävä neljä kriteeriä. Sen täytyy a) kiertää aurinkoa (tarkista!), b) se ei saa olla satelliitti (tarkista!) c) ei ole tyhjentänyt kiertoradansa ympäristöä (tarkista!) ja d) sillä on oltava tarpeeksi massaa ollakseen pyöreä. Tämä viimeinen kohde on epävarma, ja ainoa tapa varma on saada kuva, joka on tarpeeksi yksityiskohtainen nähdäkseen sen muodon. Halkaisijaltaan yli 400 kilometriä oleva esine on kuitenkin todennäköisesti pyöreä.
Gerdes ja hänen tiiminsä odottavat olevansa kiireisiä ja kirjoittavat paperin, jossa käsitellään yksityiskohtaisesti heidän löydöstään, käyttämällä ALMA-taulukkoa saadakseen lisää arvioita 2014 UZ224:n koosta ja seulomalla tietoja löytääkseen lisää kohteita Kuiperin vyöhykkeestä. Tämä sisältää tarun Planeetta 9 , jota tähtitieteilijät ovat etsineet vuosia.
Kun otetaan huomioon sen etäisyys Auringosta, 2014 UZ224:n kiertoradalle ei planeetan 9 läsnäolo vaikuttaisi, joten siitä ei ole apua. Gerdes on kuitenkin optimistinen, että todisteet tästä massiivisesta ruumiista löytyvät tiedoista. Koska aikaa ja paljon tietojenkäsittelyä, he vain saattavat löytää sen! Tällä välin tämä äskettäin löydetty esine on todennäköisesti monien kiehtovien tutkimusten keskipiste.
'Se on mielenkiintoinen kohde sinänsä – tämänkaltaiset kaukaiset esineet ovat 'kosmisia jäämiä' ikivanhasta kiekosta, joka synnytti aurinkokunnan', Gerdes kirjoittaa. 'Tutkimalla niitä ja oppimalla lisää niiden jakautumisesta, kiertoradan ominaisuuksista, koosta ja pintaominaisuuksista voimme oppia lisää prosesseista, jotka synnyttivät aurinkokunnan ja lopulta meidät.'
Lisälukemista: 2014 UZ224 Fact Sheet (Michiganin yliopisto)