In de nabije toekomst, astronomen zullen profiteren van de aanwezigheid van telescopen van de volgende generatie, zoals de James Webb Space Telescope (JWST) en de Nancy Grace Roman Space Telescope (RST). Tegelijkertijd, verbeterde datamining en machine learning-technieken zullen astronomen ook in staat stellen meer uit bestaande instrumenten te halen. In het proces, ze hopen eindelijk enkele van de meest prangende vragen over de kosmos te beantwoorden.

Bijvoorbeeld, de Dark Energy Survey (DES), een internationaal, gezamenlijke inspanning om de kosmos in kaart te brengen, hebben onlangs de resultaten vrijgegeven van hun zes jaar durende onderzoek van het buitenste zonnestelsel. Naast het verzamelen van gegevens over honderden bekende objecten, dit onderzoek bracht 461 voorheen onopgemerkte objecten aan het licht. De resultaten van deze studie kunnen belangrijke implicaties hebben voor ons begrip van de vorming en evolutie van het zonnestelsel.

Het onderzoek werd geleid door Dr. Pedro Bernardinelli, een doctoraat kandidaat bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van Pennsylvania (UPenn). Hij werd vergezeld door Gary Bernstein en Masao Sako (twee professoren bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de UPenn) en andere leden van de DES-samenwerking. Vanaf 2013 DES probeert vast te stellen welke rol Dark Energy heeft gespeeld (en blijft spelen) in de uitbreiding en evolutie van de kosmos.

Tussen 2013 en 2019, DES gebruikte de 4-meter Blanco Telescope van het Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) in Chili om honderden miljoenen sterrenstelsels te bestuderen, supernova's, en de grootschalige structuur van het universum. Hoewel hun primaire doel is om de versnellende snelheid van kosmische expansie (ook bekend als de Hubble-Lemaître-constante) en de ruimtelijke verdeling van donkere materie te meten, de DES-samenwerking rapporteerde ook de ontdekking van individuele TNO's van belang. Zoals Dr. Bernardinelli via e-mail aan Universe Today heeft uitgelegd:

"Een belangrijk detail is dat wanneer je een foto van de lucht maakt, je ziet niet alleen wat je zoekt, maar je ziet ook andere dingen die zich in dezelfde regio van de lucht bevinden en die dichterbij of verder van je doelwit kunnen zijn. Dus we krijgen alles te zien, van vliegtuigen tot asteroïden tot TNO's, evenals sterren en verre melkwegstelsels. Dus we kunnen de gegevens gebruiken om andere dingen te vinden (in mijn geval, TNO's!)"

Hun resultaten werden beschreven in een eerdere studie, waar de DES-samenwerking de eerste vier jaar van gegevensverzameling ("Y4") deelde. Dit leidde tot de ontdekking van 316 individuele TNO's en de ontwikkeling van nieuwe machine learning-technieken voor TNO-zoekopdrachten. Hierop voortbouwend, het team analyseerde de resultaten van de volledige zes jaar aan DES-onderzoeksgegevens ("Y6") voor TNO's, zij het met enkele aanpassingen en verbeteringen.

Dit omvatte het adopteren van de eerste versie van de TNO-pijpleiding (die gebruikt voor Y4), maar met een reeks algoritmische veranderingen. Ze herwerkten ook de Y4-catalogus om zwakkere objecten te detecteren en verhoogden de hoeveelheid rekenkracht die ermee gemoeid was. Als resultaat, de Y6-catalogus was aanzienlijk groter dan de Y4, die het grootste verschil (en uitdaging) tussen de twee enquêtes vormden. In zekere zin, zei dr. Bernardinelli, de zoektocht naar Y4 was een generale repetitie voor de zoektocht naar Y6:

"Al deze technologische ontwikkelingen hebben een paar unieke uitdagingen voor DES, zoals we zijn, alweer, geen zonnestelselproject, dus moesten we nieuwe manieren bedenken om naar deze objecten te zoeken (meestal TNO-onderzoeken hebben meerdere beelden per nacht; we hebben er maar één). Ik beschrijf dit probleem graag als "een spijker in een hooiberg vinden" vermengd met "verbind de punten" (we moeten de 10 punten vinden van 100 miljoen die overeenkomen met een enkel object - dit zijn echte getallen!). Dus alles wat we hebben gedaan, zal toekomstige projecten met vergelijkbare uitdagingen helpen."

Deze keer, de samenwerking detecteerde 461 voorheen onopgemerkte objecten, waarmee het totaal aantal door DES ontdekte TNO's op 777 komt, en het aantal bekende TNO's tot bijna 4000. Ze kregen ook nieuwe gegevens over veel andere objecten, inclusief de grote komeet C/2014 UN271, die Dr. Bernardinelli en co-auteur Prof. Bernstein in 2014 ontdekten terwijl ze enkele van de DES-archiefbeelden bestudeerden. Zei Dr. Bernardinelli:

"Al deze technologische ontwikkelingen hebben een paar unieke uitdagingen voor DES, zoals we zijn, alweer, geen zonnestelselproject, dus moesten we nieuwe manieren bedenken om naar deze objecten te zoeken (meestal TNO-onderzoeken hebben meerdere beelden per nacht, we hebben er maar één). Ik beschrijf dit probleem graag als 'een spijker in een hooiberg vinden' vermengd met 'verbind de punten' (we moeten de 10 punten vinden van 100 miljoen die overeenkomen met een enkel object - dit zijn echte getallen!). Dus alles wat we hebben gedaan, zal toekomstige projecten met vergelijkbare uitdagingen helpen."

De implicaties van dit onderzoek zijn zowel omvangrijk als significant. Voor starters, astronomen vermoeden al lang dat de populatie van kleine lichamen die voorbij Neptunus draaien, overblijfselen zijn van de vorming van het zonnestelsel. Bovendien, de huidige orbitale verdeling van deze objecten is het resultaat van de migratie van de reuzenplaneten naar hun huidige banen. Toen ze migreerden, ze schopten deze objecten in de trans-Neptuniaanse regio.

"[W]e kunnen deze objecten gebruiken om deze geschiedenis te traceren. Door gegevens te verzamelen over honderden van deze objecten, dan, we krijgen allerlei vragen, zoals "hoe snel is Neptunus gemigreerd?" (onze gegevens tonen een voorkeur aan voor een langzamere migratie) of "bevindt zich een negende planeet in de buitenwijken van het zonnestelsel?" (onze gegevens tonen niet het verwachte signaal, maar dit betekent niet dat we het idee van planeet 9 uitsluiten."

Kortom, door een telling van TNO's te houden en hun orbitale dynamiek te beperken, astronomen zullen nieuw inzicht kunnen krijgen in hoe ons zonnestelsel miljarden jaren geleden is gevormd en geëvolueerd. Die kennis zou ons ook kunnen helpen begrijpen hoe bewoonbare systemen ontstaan ​​die leven geven, waardoor het voor ons gemakkelijker wordt om het te vinden.