Vårt solsystem är ett litet men underbart välbekant hörn av det stora, mörkt universum – vi har till och med kunnat landa rymdskepp på våra himmelska grannar. Ändå är dess yttre sträckor fortfarande anmärkningsvärt omartade. Nu har vi upptäckt 840 små världar i den avlägsna och svårutforskade regionen bortom Neptunus. Detta är den största uppsättningen upptäckter som någonsin gjorts, öka antalet avlägsna objekt med välkända vägar runt solen med 50 %.

Dessa små isiga världar är viktiga eftersom de hjälper oss att berätta solsystemets historia. De kan också hjälpa oss att testa idén att det finns en ännu osynlig planet som lurar i det yttre solsystemet.

Vårt planetsystem som vi ser det idag är inte som det bildades. När solen var nyfödd, den var omgiven av en massiv skiva av material. Möten med små, växande planeter – inklusive några av de världar vi just har upptäckt – flyttade jätteplaneterna utåt från solen tills de slog sig ner på sina nuvarande platser. De växande planeterna, å andra sidan, gick överallt, spridning både inåt och utåt.

Planetarisk migration skedde också i fjärran system runt många andra stjärnor. Lyckligtvis, himlakropparna i vårt eget planetsystem är jämförelsevis nära, vilket gör det till det enda stället där vi kan se de intrikata detaljerna om hur migrationen hände. Att kartlägga de mindre planetpopulationerna som är över från skivan låter oss rekonstruera historien om hur de stora planeterna trycktes på plats.

Kartlägga himlen

De nya upptäckterna gjordes som en del av ett femårigt projekt kallat Outer Solar System Origins Survey (OSSOS). Observationerna, genomfördes 2013-2017, använde bildkameran till ett av världens stora teleskop – Kanada-Frankrike-Hawaii-teleskopet på Maunakea på Hawaii. Undersökningen sökte svag, långsamt rörliga ljuspunkter inom åtta stora fläckar av himlen nära planeternas plan och bort från Vintergatans täta stjärnfält.

Med 840 upptäckter gjorda på avstånd mellan sex och 83 astronomiska enheter (au) – en sådan enhet är avståndet mellan solen och jorden – ger undersökningen oss en mycket bra översikt över de många sorters banor som dessa "trans-neptuniska objekt" ha.

Tidigare undersökningar har lidit av att förlora några av sina avlägsna upptäckter – när för få observationer görs, den förutsagda vägen för en mindre planet på himlen kommer att vara så osäker att ett teleskop inte kan upptäcka den igen, och det anses vara "förlorat". Detta händer mer med föremål med mycket lutande och långsträckta banor, producerar en partiskhet i vad som för närvarande är känt om dessa populationer.

Vår nya undersökning spårade framgångsrikt alla dess avlägsna upptäckter. De täta ögonblicksbilderna vi gjorde av de 840 objekten under flera år gjorde att varje liten världs omloppsbana kunde bestämmas mycket exakt. Totalt, mer än 37, 000 handkontrollerade mätningar av de hundratals upptäckterna fäste exakt sina bågar över himlen.

Vi skapade också en tillhörande mjukvara "simulator" (en datormodell), som ger ett kraftfullt verktyg för att testa vårt solsystems inventering och historia. Detta låter teoretiker testa sina modeller av hur solsystemet kom till den form vi ser det idag, jämföra dem med våra verkliga upptäckter.

Konstiga nya världar

De nya isiga och steniga föremålen delas in i två huvudgrupper. En inkluderar de som bor på runda banor i Kuiperbältet, som sträcker sig från 37au till cirka 50au från solen. Den andra består av världar som kretsar i en försiktig dans av undvikande med Neptunus när den färdas runt solen. Dessa "resonanta" trans-neptuniska objekt, som inkluderar Pluto, pressades in i sina nuvarande långsträckta banor under Neptunus migration utåt.

I Kuiperbältet, vi hittade 436 små världar. Deras banor bekräftar att en koncentrerad "kärna" av befolkningen ligger nästan perfekt runt, platta banor vid 43 till 45au. Dessa tysta banor kan ha varit ostörda sedan solsystemets gryning, en överbliven bråkdel av originalskivan. Snart, vi kommer att se en medlem av denna grupp på nära håll:rymdfarkosten New Horizons, som besökte Pluto 2015, kommer att flyga förbi en värld som är ungefär lika stor som London på nyårsdagen 2019.

Vi hittade 313 resonanta trans-neptuniska objekt, med undersökningen som visar att de finns så långt ut som en otrolig 130au – och är mycket rikligare än man tidigare trott. Bland dessa upptäckter är dvärgplaneten 2015 RR245, vilket är ungefär hälften så stort som Storbritannien. Den kan ha hoppat in på sin nuvarande bana vid 82au efter ett möte med Neptunus för hundratals miljoner år sedan. Det var en gång bland de 90, 000 utspridda föremål av mindre storlek som vi uppskattar finns för närvarande.

Finns det fler planeter?

Bland de mest ovanliga upptäckterna är nio små världar på otroligt avlägsna banor, kommer aldrig närmare solen än Neptunus bana, och tar så lång tid som 20, 000 år att resa runt vår stjärna. Deras existens innebär en osynlig population av hundratusentals trans-neptuniska objekt på liknande banor.

Hur dessa objekt hamnade på sina nuvarande vägar är oklart – vissa kretsar så långt ut att, även när de närmar sig närmast, de rycks knappt av Neptunus gravitation. En förklaring som har lagts fram är att en ännu osynlig stor planet, ibland kallad "Planet Nine", kan få dem att samlas i rymden. Dock, våra nio mindre planeter verkar alla vara utspridda smidigt, snarare än klustring. Kanske är härdningen av en så stor planet mer subtil – eller så har dessa banor istället formats på ett annat sätt.

Historien om vårt solsystem har precis börjat berättas. Vi hoppas att denna nya uppsättning upptäckter kommer att hjälpa till att sammanfoga historien.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.