Tack till forskare från Dark Energy Survey (DES), solsystemet fick precis en annan medlem.

DES -forskare rapporterade nyligen upptäckten av en potentiell dvärgplanet som ligger 92 gånger längre från solen än jorden är, mer än dubbelt så långt som Pluto. Den nya dvärgplaneten upptäcktes med hjälp av Dark Energy Camera, ett vetenskapligt instrument byggt på Fermilab för att undersöka mysteriet med mörk energi. Men som forskare på DES -samarbetet kan intyga, DECam visar sig vara ett kraftfullt verktyg för såväl astronomi som kosmologi.

Det nyupptäckta föremålet, som laget har smeknamnet DeeDee (för "avlägsen dvärg"), är för närvarande känd som 2014 UZ224. DeeDee tar mer än 1, 100 år för att slutföra en bana runt vår sol och är för närvarande det näst mest avlägsna kända objektet i solsystemet. Ljus från DeeDee tar 12 och en halv timme att nå oss.

DeeDee är en av många små isiga världar som ligger bortom den mest avlägsna planeten i solsystemet, Neptunus. Sådana himlakroppar kallas trans-neptuniska objekt, eller TNO:er, den mest kända av dem är dvärgplaneten Pluto. TNO är "kosmiska rester" från bildandet av de gigantiska planeterna för 4 miljarder år sedan, som Jupiter och Neptunus, och forskare studerar dem för att lära sig mer om vårt solsystems historia.

David Gerdes och hans studenter vid University of Michigan upptäckte först DeeDee som en rörlig ljuspunkt som dök upp på bara 14 av de tiotusentals bilder som togs av Dark Energy Survey.

DES-samarbetet använder den toppmoderna Dark Energy Camera på ett teleskop i Chile för att kartlägga avlägsna galaxer, att hitta supernovor och söka efter mönster i den kosmiska strukturen. DES började observera himlen 2013 med målet att skina ljus på mörk energi, den mystiska substansen som påskyndar universums expansion, och samarbetsforskare är främst engagerade i den uppgiften. Transneptuniska objekt är inte en del av DES huvudsakliga vetenskapliga intressen eftersom de inte berättar om universums expansion.

DES supernova -sökningen, som tar bilder av samma del av himlen varje vecka, väckte en ljus idé hos Gerdes:Istället för att söka efter fläckar som ändrar deras ljusstyrka över tid, hans elever skulle söka efter platser vars positioner ändras med tiden. Även om DES tittar på avlägsna galaxer, bakgården som är vårt eget solsystem är en del av varje bild teleskopet tar. En dvärgplanet kunde fångas i DES -data - man var bara tvungen att leta efter den på rätt sätt.

"Jag ville ha ett fristående projekt för mina sommarelever som skulle vara roligt och möjligt om 10 veckor, "Gerdes sa." De flesta ämnen som använder DES -data är delar av långa och komplexa analyser som inte är hanterbara på så kort tid. "

Gerdes och hans medarbetare Masao Sako och Gary Bernstein vid University of Pennsylvania använde en teknik som utvecklats för DES-supernovasökningar och justerade den för att hitta långsamt rörliga föremål.

"Hittills har vi upptäckt över 50 nya TNO i våra data, "Sa Gerdes." DeeDee är den största och mest avlägsna. "

För att DeeDee ska vara en dvärgplanet, den måste uppfylla fyra kriterier:För det första, den måste kretsa runt solen. Andra, det kan inte vara en planets satellit, som vår måne. Tredje, det kan inte ha lockat andra objekt längs sin bana för att bli dess satelliter, det kan inte heller ha tvingat deras banor ur vägen. Detta är den stora skillnaden mellan en dvärgplanet och en fullvärdig planet. Eftersom Plutos bana är knuten till Neptuns, enligt detta kriterium degraderades Pluto till dvärgplanetstatus.

Och sist men inte minst, den måste ha tillräckligt med massa så att dess egen gravitationskraft komprimerar den till en sfärisk form. DeeDee kontrollerar enkelt de tre första kvalifikationerna, men dess form är ännu inte bekräftad.

Teamet spekulerar i att DeeDee är rund eftersom den har en diameter på cirka 350 miles, vilket betyder att den troligen har tillräckligt med massa, och därför tillräckligt med gravitationskraft, att vara sfärisk. Gerdes och hans team analyserar för närvarande ytterligare data från ett radioteleskop för att bestämma dess storlek.

Hittills är DeeDees chanser att gå med i elitgruppen av dvärgplaneter goda. Det kan till och med tjäna sitt eget mytologiska namn, såsom dvärgplaneterna Eris och Haumea, uppkallad efter den antika grekiska gudinnan för splittring och strid och den hawaiiska gudinnan för förlossning och fertilitet, respektive.

Spana efter mer

DES använder Dark Energy Camera för att ta sina imponerande bilder av kosmos. Kameran är monterad på Victor M. Blanco 4-meters teleskop vid Cerro Tololo Inter-American Observatory i de chilenska Andesbergen. Fermilab, med stöd av DOE:s vetenskapliga kontor, ledde dess konstruktion och spelar en stor roll i DES -dataanalysen, med fokus på att belysa det mörka universum.

"DES -datamängden är en mycket rik astronomisk datamängd, och ett kritiskt steg mot dess upptäckter är kalibrering av data, "sa William Wester, Fermilab -forskare involverad i DES -analys. "Kalibreringen hjälper till att bestämma ljusstyrkan för ett objekt. I DeeDees fall, detta antyder sin storlek. "

Inte varje ljuspunkt är faktiskt en stjärna eller en galax, eller till och med en TNO. Det kan också vara en artefakt eller en reflektion av ljus som skapats av kameran.

"Du måste veta vad du letar efter, då kan du formulera din fråga korrekt för de tillgängliga uppgifterna och dra ut ur förnuftet ett vettigt och hanterbart antal kandidater, "sa Jim Annis, Fermilab senior vetenskapsman.

Antalet möjliga objekt i DES -datamängden närmar sig lätt en miljard, så grundlig och tillförlitlig datasortering är avgörande för att hitta lovande kandidater. Wester och Annis är vältränade i liknande övningar, efter att ha varit involverad i många olika sökningar i DES -samarbetet.

DeeDees upptäckt är mer än bara det - det är ytterligare ett steg på vägen till en större möjlig upptäckt:Planet 9. Planet 9 är en hypotetisk nionde planet vid kanten av vårt solsystem med 10 gånger jordens massa. Annars förklarar oförklarliga mönster i banorna hos de största omlopps-TNO:erna dess existens. Detta öppnar möjligheten att Planet 9 själv kunde fångas i DES -data, som i DeeDees fall.

Forskarna i DES -samarbetet, både på Fermilab och vid dess övriga 24 partnerinstitutioner, fortsätt att bryta de tre års värde av data som de redan har samlat in och kommer att samla in mer data genom sin slutsats 2018. DeeDee är bara en till av många upptäckter som kommer.