Die Cooper Gürtel war im Laufe des letzten Jahrzehnts eine endlose Quelle von Entdeckungen. Beginnend mit dem Zwergplaneten Eris , die erstmals 2003 von einer von Mike Brown geleiteten Vermessung des Palomar-Observatoriums beobachtet wurde, wurden viele interessante Kuipergürtel-Objekte (KBOs) entdeckt, von denen einige in ihrer Größe mit Pluto vergleichbar sind.
Und laut einem neuen Bericht der IAU Minor Planet Center , wurde noch eine weitere Leiche außerhalb der Umlaufbahn von Pluto entdeckt. Offiziell bezeichnet als 2014 UZ224 , dieser Körper befindet sich etwa 14 Milliarden km (90 AE oder 8,5 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt. Dieser Zwergplanet ist nicht nur das neueste Mitglied unserer Sonnenfamilie, sondern auch der zweitfernste Körper von unserer Sonne mit einer stabilen Umlaufbahn.
Die Entdeckung wurde von David Gerdes, einem Professor für Astrophysik an der University of Michigan, und verschiedenen Kollegen der Universität gemacht Dunkelenergie-Umfrage (DES) – ein Projekt, das auf die Cerro Tololo Interamerikanisches Observatorium in Chile. In der Vergangenheit konzentrierte sich Gerdes’ Forschung auf den Nachweis dunkler Energie und die Ausdehnung des Universums.
Das DECam-Instrument, das vor dem Einsetzen in das Blanco-Teleskop am Cerro Tololo-Observatorium gezeigt wurde. Bildnachweis: noao.edu
Zu diesem Zweck hat DES in den letzten fünf Jahren etwa ein Achtel des Himmels mit der Dark Energy Camera (DECam) vermessen, einer 570-Megapixel-Kamera, die auf dem Victor M. Blanco Teleskop am Cerro Tololo. Dieses Instrument wurde von den USA in Auftrag gegeben. Dept of Energy, um Vermessungen weit entfernter Galaxien durchzuführen, und Dr. Gerdes war an der Entwicklung beteiligt.
Es überrascht nicht, dass diese Technologie auch Entdeckungen am Rande des Sonnensystems ermöglicht hat. Genau dazu forderte Gerdes vor zwei Jahren (im Rahmen eines Sommerprojekts) eine Gruppe von Bachelor-Studenten auf. Diese Studenten untersuchten Bilder, die zwischen 2013 und 2016 von DES aufgenommen wurden, um Hinweise auf sich bewegende Objekte zu erkennen. Seitdem ist das Analyseteam um Senior Scientists, Postdocs, Doktoranden und Studenten angewachsen.
Während ferne Sterne und Galaxien in diesen Bildern stationär erscheinen würden, zeigten sich entfernte TNOs im Laufe der Zeit an verschiedenen Orten – daher werden sie als „Transienten“ bezeichnet. Wie Dr. Gerdes in seinem 2014 UZ224 Datenblatt , die über seine erhältlich ist Homepage der University of Michigan :
„Um Transienten zu identifizieren, haben wir eine Technik verwendet, die als „Differenzbildgebung“ bekannt ist. Wenn wir ein neues Bild aufnehmen, ziehen wir davon ein Bild desselben Himmelsbereichs ab, das in einer anderen Nacht aufgenommen wurde. Objekte, die sich nicht ändern, verschwinden bei dieser Subtraktion, und uns bleiben nur die Transienten… Dieser Prozess führt zu Millionen von Transienten, aber nur etwa 0,1% davon entpuppen sich als entfernte Kleinplaneten. Um sie zu finden, müssen wir „die Punkte verbinden“ und feststellen, welche Transienten an verschiedenen Positionen in verschiedenen Nächten tatsächlich dasselbe sind. Es gibt viele Punkte und VIELE weitere Möglichkeiten, sie zu verbinden.“
Bilder von 2014 UZ224, gezeigt auf drei Dias, die von der DECam erhalten wurden. Bildnachweis: David Gerdes/DES/Universität Michigan
Dies war ein schwieriger Prozess. Zusätzlich zu dem Bedarf an Tausenden von Computern bei Fermilab Um die Hunderte von Terabyte an Daten zu verarbeiten, musste das Team dafür spezielle Programme schreiben. Gerdes und seine Kollegen verließen sich auch auf die Hilfe der Professoren Masao Sako und Gary Bernstein von der University of Pennsylvania, die zu den entscheidenden Durchbrüchen beigetragen haben, die es ihnen ermöglichten, Differenzbildgebung im gesamten Untersuchungsbereich durchzuführen.
Schlussendlich, Dutzende neuer transneptunischer Objekte (TNOs) wurden entdeckt, darunter 2014 UZ224. Ihren Beobachtungen zufolge könnte sein Durchmesser zwischen 350 und 1200 km betragen, und es dauert 1136 Jahre, um eine einzelne Umlaufbahn unserer Sonne zu vollenden. Aus Gründen der Perspektive hat Pluto einen Durchmesser von 2370 km und eine Umlaufzeit von 248 Jahren.
Stephanie Hamilton, Doktorandin an der University of Michigan, war persönlich an dem Projekt beteiligt. Ihre Rolle bestand darin, die Größe von 2014 UZ224 zu bestimmen, was allein aufgrund der ersten Beobachtungen schwierig war. Wie sie Universe Today per E-Mail sagte:
„Die Helligkeit des Objekts im sichtbaren Licht allein hängt sowohl von seiner Größe als auch von seiner Reflexion ab, sodass Sie eine dieser Eigenschaften nicht eindeutig bestimmen können, ohne einen Wert für die andere anzunehmen. Glücklicherweise gibt es eine Lösung für dieses Problem – die Wärme, die das Objekt abgibt, ist auch proportional zu seiner Größe. Wenn wir also zusätzlich zu den optischen Messungen eine thermische Messung durchführen, können wir die Größe und Albedo (Reflexion) des Objekts berechnen, ohne es zu müssen vermute das eine oder andere.
„Wir konnten ein Bild unseres Objekts bei einer thermischen Wellenlänge mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter-Array (ALMA) in Chile. Ich arbeite daran, alle unsere Daten zu kombinieren, um die Größe und Albedo zu bestimmen, und wir erwarten, ungefähr Mitte November ein Papier zu unseren Ergebnissen vorzulegen.“
Die künstlerische Darstellung zeigt den Fernblick vom theoretischen Planeten Neun zurück zur Sonne. Der Planet gilt als gasförmig, ähnlich wie Uranus und Neptun. Hypothetische Blitze erhellen die Nachtseite. Bildnachweis: Caltech/R. Verletzt (IPAC)
Aber wie bei allen Dingen, die mit „Zwergplaneten“ zu tun haben, gab es bei dieser Entdeckung einige Meinungsverschiedenheiten. Angesichts der Abmessungen des Objekts gibt es einige, die bezweifeln, ob das Label zutrifft oder nicht. Aber wie Gerdes auf dem Fact Sheet angibt, erfüllt dieses Gremium die meisten Voraussetzungen:
„Laut den offiziellen IAU-Richtlinien muss ein Zwergplanet vier Kriterien erfüllen. Es muss a) die Sonne umkreisen (check!), b) kein Satellit sein (check!) c) die Umgebung um seine Umlaufbahn nicht verlassen haben (check!) und d) genug Masse haben, um rund zu sein. Es ist dieser letzte Punkt, der ungewiss ist, und die einzige Möglichkeit besteht darin, ein Bild zu erhalten, das detailliert genug ist, um seine Form tatsächlich zu sehen. Trotzdem ist ein Objekt mit einem Durchmesser von mehr als 400 km wahrscheinlich rund.“
Gerdes und sein Team erwarten, dass sie damit beschäftigt sein werden, das Papier zu verfassen, das ihre Ergebnisse detailliert beschreibt, das ALMA-Array zu verwenden, um mehr Bewertungen der Größe des UZ224 von 2014 zu erhalten, und die Daten zu durchsuchen, um nach weiteren Objekten im Kuipergürtel zu suchen. Dazu gehört das sagenumwobene Planet 9 , die Astronomen seit Jahren suchen.
Aufgrund seiner Entfernung von der Sonne würde die Umlaufbahn von 2014 UZ224 nicht durch die Anwesenheit von Planet 9 beeinflusst und ist daher nicht hilfreich. Gerdes ist jedoch optimistisch, dass der Beweis für diese massive Leiche in den Daten enthalten ist. Mit der Zeit und viel Datenverarbeitung könnten sie es einfach finden! Inzwischen dürfte dieses neu entdeckte Objekt im Mittelpunkt vieler faszinierender Forschungen stehen.
„Es ist an sich schon ein interessantes Objekt – entfernte Objekte wie dieses sind ‚kosmische Überbleibsel‘ der Urscheibe, die das Sonnensystem geboren hat“, schreibt Gerdes. „Indem wir sie untersuchen und mehr über ihre Verteilung, Umlaufbahneigenschaften, Größen und Oberflächeneigenschaften erfahren, können wir mehr über die Prozesse erfahren, die das Sonnensystem und letztendlich uns hervorgebracht haben.“
Weiterlesen: 2014 UZ224 Fact Sheet (Universität Michigan)