No futuro próximo, os astrônomos se beneficiarão da presença de telescópios de próxima geração como o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Telescópio Espacial Romano de Nancy Grace (RST). Ao mesmo tempo, técnicas aprimoradas de mineração de dados e aprendizado de máquina também permitirão aos astrônomos obter mais dos instrumentos existentes. No processo, eles esperam finalmente responder a algumas das perguntas mais candentes sobre o cosmos.

Por exemplo, o Dark Energy Survey (DES), um internacional, esforço colaborativo para mapear o cosmos, divulgou recentemente os resultados de sua pesquisa de seis anos do sistema solar externo. Além de coletar dados sobre centenas de objetos conhecidos, esta pesquisa revelou 461 objetos não detectados anteriormente. Os resultados deste estudo podem ter implicações significativas para a nossa compreensão da formação e evolução do sistema solar.

A pesquisa foi liderada pelo Dr. Pedro Bernardinelli, um Ph.D. candidato no Departamento de Física e Astronomia da Universidade da Pensilvânia (UPenn). Ele foi acompanhado por Gary Bernstein e Masao Sako (dois professores do Departamento de Física e Astronomia da UPenn) e outros membros da DES Collaboration. A partir de 2013, DES procura averiguar o papel que Dark Energy desempenhou (e continua a desempenhar) na expansão e evolução do cosmos.

Entre 2013 e 2019, DES usou o Telescópio Blanco de 4 metros no Observatório Interamericano de Cerro Tololo (CTIO) no Chile para estudar centenas de milhões de galáxias, supernovas, e a estrutura em grande escala do universo. Embora seu objetivo principal seja medir a taxa de aceleração da expansão cósmica (também conhecida como Constante de Hubble-Lemaître) e a distribuição espacial da matéria escura, a DES Collaboration também relatou a descoberta de TNOs individuais de interesse. Como o Dr. Bernardinelli explicou à Universe Today por e-mail:

"Um detalhe importante é que quando você tira uma imagem do céu, você não apenas vê o que está procurando, mas você também vê outras coisas que estão na mesma região do céu que podem estar mais perto ou mais longe do seu alvo. Então, podemos ver qualquer coisa, desde aviões a asteróides e TNOs, bem como estrelas e galáxias distantes. Então, podemos usar os dados para encontrar outras coisas (no meu caso, TNOs!) "

Seus resultados foram descritos em um estudo anterior, onde a DES Collaboration compartilhou os primeiros quatro anos de coleta de dados ("Y4"). Isso levou à descoberta de 316 TNOs individuais de interesse e ao desenvolvimento de novas técnicas de aprendizado de máquina para pesquisas de TNO. Com base nisso, a equipe analisou os resultados dos seis anos completos de dados de pesquisa DES ("Y6") para TNOs, embora com algumas modificações e melhorias.

Isso incluiu a adoção da versão inicial do pipeline TNO (aquele usado para Y4), mas com uma série de mudanças algorítmicas. Eles também reprocessaram o catálogo Y4 para detectar objetos mais fracos e aumentaram a quantidade de poder de computação envolvida. Como resultado, o catálogo Y6 era consideravelmente maior do que o Y4, que constituiu a maior diferença (e desafio) entre as duas pesquisas. Num sentido, disse o Dr. Bernardinelli, a pesquisa Y4 foi um ensaio geral para a pesquisa Y6:

"Todos esses desenvolvimentos tecnológicos apresentam alguns desafios únicos para o DES, como eram, Mais uma vez, não é um projeto de sistema solar, então tivemos que descobrir novas maneiras de pesquisar esses objetos (normalmente, As pesquisas TNO têm várias imagens por noite; temos apenas um). Gosto de descrever esse problema como "encontrar um prego em um palheiro" misturado com "conectar os pontos" (temos que encontrar os 10 pontos entre 100 milhões que correspondem a um único objeto - esses são números reais!). Portanto, tudo o que fizemos ajudará a projetos futuros que tenham desafios semelhantes. "

Desta vez, a colaboração detectou 461 objetos não detectados anteriormente, o que traz o número total de TNOs descobertos pelo DES para 777, e o número de TNOs conhecidos para quase 4000. Eles também ganharam novos dados sobre muitos outros objetos, incluindo o grande cometa C / 2014 UN271, que o Dr. Bernardinelli e o co-autor Prof. Bernstein descobriram em 2014 enquanto examinavam algumas das imagens de arquivo do DES. Disse o Dr. Bernardinelli:

"Todos esses desenvolvimentos tecnológicos apresentam alguns desafios únicos para o DES, como eram, Mais uma vez, não é um projeto de sistema solar, então tivemos que descobrir novas maneiras de pesquisar esses objetos (normalmente, As pesquisas TNO têm várias imagens por noite, temos apenas um). Gosto de descrever esse problema como 'encontrar um prego em um palheiro' misturado com "conectar os pontos" (temos que encontrar os 10 pontos entre 100 milhões que correspondem a um único objeto - esses são números reais!). Portanto, tudo o que fizemos ajudará a projetos futuros que tenham desafios semelhantes. "

As implicações desta pesquisa são extensas e significativas. Para iniciantes, astrônomos há muito suspeitam que a população de pequenos corpos orbitando além de Netuno são remanescentes da formação do sistema solar. O que mais, a distribuição orbital atual desses objetos é o resultado da migração dos planetas gigantes para suas órbitas atuais. Conforme eles migraram, eles chutaram esses objetos para a região transnetuniana.

"Podemos usar esses objetos para tentar rastrear essa história. Coletando dados sobre centenas desses objetos, então, podemos fazer todos os tipos de perguntas, como "quão rápido Neptune migrou?" (nossos dados mostram uma preferência por uma migração mais lenta) ou "há um nono planeta escondido na periferia do sistema solar?" (nossos dados não mostram o sinal esperado, mas isso não significa que descartamos a ideia do Planeta 9). "

Resumidamente, por ter um censo de TNOs e restringir sua dinâmica orbital, os astrônomos serão capazes de obter novos insights sobre como nosso sistema solar se formou e evoluiu bilhões de anos atrás. Esse conhecimento também pode informar nossa compreensão de como surgem os sistemas habitáveis ​​que dão origem à vida, tornando mais fácil para nós encontrá-lo.