De Cooper bälte har varit en oändlig källa till upptäckter under det senaste decenniet. Börjar med dvärgplaneten Eris , som först observerades av en Palomar Observatory-undersökning ledd av Mike Brown 2003, har många intressanta Kuiper Belt Objects (KBOs) upptäckts, varav några är jämförbara i storlek med Pluto.
Och enligt en ny rapport från IAU Minor Planet Center , ännu en kropp har upptäckts bortom Plutos omloppsbana. Officiellt betecknad som 2014 UZ224 , denna kropp ligger cirka 14 miljarder km (90 AU, eller 8,5 miljarder miles) från solen. Denna dvärgplanet är inte bara den senaste medlemmen av vår solfamilj, den är också den näst längsta kroppen från vår sol med en stabil omloppsbana.
Upptäckten gjordes av David Gerdes, professor i astrofysik vid University of Michigan, och olika kollegor med anknytning till Dark Energy Survey (DES) – ett projekt som bygger på Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. Tidigare har Gerdes forskning fokuserat på upptäckten av mörk energi och universums expansion.
DECam-instrumentet, som visas innan det sattes in i Blanco-teleskopet vid Cerro Tololo-observatoriet. Kredit: noao.edu
För detta ändamål har DES tillbringat de senaste fem åren med att kartlägga ungefär en åttondel av himlen med hjälp av Dark Energy Camera (DECam), en 570-megapixelkamera monterad på Victor M. Blanco teleskop på Cerro Tololo. Detta instrument beställdes av USA. Avdelningen för energi för att genomföra undersökningar av avlägsna galaxer, och Dr. Gerdes var med och skapade.
Inte överraskande har samma teknik också gjort det möjligt för upptäckter att göras i utkanten av solsystemet. För två år sedan var det just detta som Gerdes utmanade en grupp studenter att göra (som en del av ett sommarprojekt). Dessa studenter undersökte bilder tagna av DES mellan 2013-2016 för indikationer på rörliga föremål. Sedan dess har analysteamet växt till att omfatta seniora forskare, postdoktorer, doktorander och studenter.
Medan avlägsna stjärnor och galaxer skulle framstå som stationära i dessa bilder, dök avlägsna TNO:er upp på olika platser över tiden - varför de kallas 'transienter'. Som Dr Gerdes förklarar i sin 2014 UZ224 faktablad , som är tillgänglig genom hans University of Michigans hemsida :
'För att identifiera transienter använde vi en teknik som kallas 'difference imaging'. När vi tar en ny bild subtraherar vi från den en bild av samma område på himlen tagen en annan natt. Objekt som inte förändras försvinner i denna subtraktion, och vi har bara transienterna kvar... Denna process ger miljontals transienter, men bara cirka 0,1 % av dem visar sig vara avlägsna mindre planeter. För att hitta dem måste vi 'koppla ihop prickarna' och bestämma vilka transienter som faktiskt är samma sak i olika positioner på olika nätter. Det finns många punkter och MÅNGA fler möjliga sätt att koppla ihop dem.”
Bilder av 2014 UZ224, visade på tre bilder erhållna av DECam. Kredit: David Gerdes/DES/University of Michigan
Detta var en svår process. Förutom att behöva tusentals datorer på Fermilab för att bearbeta hundratals terabyte med data var teamet tvunget att skriva speciella program för att göra det. Gerdes och hans kollegor förlitade sig också på hjälp från professorerna Masao Sako och Gary Bernstein vid University of Pennsylvania, som bidrog med de viktigaste genombrotten som gjorde det möjligt för dem att utföra skillnadsavbildning över hela undersökningsområdet.
I slutet, dussintals nya trans-neptuniska objekt (TNO) upptäcktes, varav en var 2014 UZ224. Enligt deras observationer kan dess diameter vara allt från 350 till 1200 km, och det tar 1 136 år att fullborda en enda bana om vår sol. För perspektivets skull är Pluto 2370 km i diameter och har en omloppstid på 248 år.
Stephanie Hamilton, en doktorand vid University of Michigan, var personligen involverad i projektet. Hennes roll var att bestämma storleken på 2014 års UZ224, vilket var svårt bara från initiala observationer. Som hon sa till Universe Today via e-post:
'Objektets ljusstyrka enbart i synligt ljus beror både på dess storlek och hur reflekterande det är, så du kan inte unikt bestämma en av dessa egenskaper utan att anta ett värde för den andra. Lyckligtvis finns det en lösning på det problemet – värmen som objektet avger är också proportionell mot dess storlek, så att få en termisk mätning utöver de optiska mätningarna innebär att vi då skulle kunna beräkna objektets storlek och albedo (reflektans) utan att behöva anta det ena eller det andra.
'Vi kunde få en bild av vårt objekt vid en termisk våglängd med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile. Jag arbetar på att kombinera all vår data för att bestämma storleken och albedo, och vi förväntar oss att lämna in ett papper om våra resultat runt mitten av november eller så.'
Konstnärlig återgivning visar den avlägsna utsikten från teoretiska planet nio tillbaka mot solen. Planeten tros vara gasformig, liknande Uranus och Neptunus. Hypotetisk blixt lyser upp nattsidan. Kredit: Caltech/R. Hurt (IPAC)
Men som med allt relaterat till 'dvärgplaneter' har det funnits en del oenighet om denna upptäckt. Med tanke på föremålets mått är det några som ifrågasätter om etiketten gäller eller inte. Men som Gerdes anger på faktabladet, uppfyller denna kropp de flesta förutsättningarna:
'Enligt IAU:s officiella riktlinjer måste en dvärgplanet uppfylla fyra kriterier. Den måste a) kretsa runt solen (kolla!), b) inte vara en satellit (kolla!) c) inte ha rensat området runt sin bana (kolla!) och d) ha tillräckligt med massa för att vara rund. Det är detta sista föremål som är osäkert, och det enda sättet säkert är att få en bild som är tillräckligt detaljerad för att faktiskt se dess form. Ändå är ett föremål över 400 km i diameter troligen runt.'
Gerdes och hans team förväntar sig att vara upptagna med att skriva uppsatsen som kommer att beskriva deras resultat, använda ALMA-arrayen för att få fler bedömningar av 2014 års UZ224-storlek, och sålla igenom data för att leta efter fler objekt i Kuiperbältet. Detta inkluderar det sagolika Planet 9 , som astronomer har letat efter i flera år.
Med tanke på dess avstånd från solen skulle 2014 UZ224:s omloppsbana inte påverkas av närvaron av planet 9, och är därför till ingen hjälp. Gerdes är dock optimistisk om att bevisen för denna massiva kropp finns i uppgifterna. Med tanke på tid och mycket databearbetning kan de bara hitta det! Under tiden kommer detta nyupptäckta föremål sannolikt att vara i fokus för mycket fascinerande forskning.
'Det är ett intressant föremål i sin egen rätt - avlägsna föremål som detta är 'kosmiska rester' från urskivan som födde solsystemet', skriver Gerdes. 'Genom att studera dem och lära oss mer om deras fördelning, orbitalegenskaper, storlekar och ytegenskaper kan vi lära oss mer om de processer som födde solsystemet och i slutändan till oss.'
Vidare läsning: 2014 UZ224 faktablad (University of Michigan)