كان حزام كويبر مصدراً لا نهاية له من الاكتشافات على مدار العقد الماضي. بدءًا من الكوكب القزم Eris ، الذي تم رصده لأول مرة من خلال مسح مرصد Palomar الذي قاده Mike Brown في عام 2003 ، تم اكتشاف العديد من كائنات حزام Kuiper المثيرة للاهتمام (KBOs) ، بعضها قابل للمقارنة في الحجم مع بلوتو.
ووفقًا لتقرير جديد من مركز الكوكب الصغير التابع للاتحاد الفلكي الدولي ، تم اكتشاف جثة أخرى خارج مدار بلوتو. تم تحديد هذا الجسم رسميًا باسم 2014 UZ224 ، ويقع على بعد حوالي 14 مليار كيلومتر (90 AUs ، أو 8.5 مليار ميل) من الشمس. هذا الكوكب القزم ليس فقط أحدث عضو في عائلتنا الشمسية ، ولكنه أيضًا ثاني أبعد جسم من شمسنا مع مدار مستقر.
تم هذا الاكتشاف من قبل ديفيد جيرديس ، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة ميتشيغان ، وزملاء مختلفون مرتبطون بمسح الطاقة المظلمة (DES) - وهو مشروع يعتمد على مرصد سيرو تولولو الأمريكي في تشيلي. في الماضي ، ركزت أبحاث Gerdes على الكشف عن الطاقة المظلمة وتوسيع الكون.
تحقيقا لهذه الغاية ، أمضت DES السنوات الخمس الماضية في مسح ما يقرب من ثُمن السماء باستخدام كاميرا الطاقة المظلمة (DECam) ، وهي كاميرا 570-megapixel مثبتة على تلسكوب Victor M. Blanco في سيرو تولولو. هذه الأداة بتكليف من الولايات المتحدة. قسم الطاقة لإجراء مسوحات للمجرات البعيدة ، وكان للدكتور جيرديس يد في الإنشاء.
ليس من المستغرب أن تسمح هذه التقنية نفسها أيضًا باكتشافات على حافة النظام الشمسي. قبل عامين ، هذا هو بالضبط ما تحدى غيرديس مجموعة من الطلاب الجامعيين للقيام به (كجزء من مشروع صيفي). قام هؤلاء الطلاب بفحص الصور التي التقطتها DES بين 2013-2016 للحصول على مؤشرات للأجسام المتحركة. منذ ذلك الوقت ، نما فريق التحليل ليشمل كبار العلماء وطلاب الدراسات العليا وطلاب الدراسات العليا والجامعيين.
في حين أن النجوم والمجرات البعيدة ستظهر ثابتة في هذه الصور ، ظهرت TNOs البعيدة في أماكن مختلفة بمرور الوقت - وبالتالي لماذا تسمى "العابرين". كما يشرح الدكتور غيرديس في ورقة حقائق UZ224 لعام 2014 ، والتي تتوفر من خلال صفحته الرئيسية بجامعة ميشيغان:
"لتحديد العابرين ، استخدمنا تقنية تعرف باسم" تصوير الاختلاف ". عندما نأخذ صورة جديدة ، نطرح منها صورة لنفس المنطقة من السماء تم التقاطها في ليلة مختلفة. الكائنات التي لا تتغير تختفي في هذا الطرح ، ولم يتبق لنا سوى العابرين ... هذه العملية تنتج الملايين من العابرين ، ولكن حوالي 0.1٪ منهم فقط يتبين أنهم كواكب صغيرة بعيدة. للعثور عليها ، يجب علينا "توصيل النقاط" وتحديد أي العابرين هم في الواقع نفس الشيء في مواقف مختلفة في ليالي مختلفة. هناك العديد من النقاط والعديد من الطرق الممكنة لربطها ".
كانت هذه عملية صعبة. بالإضافة إلى الحاجة إلى الآلاف من أجهزة الكمبيوتر في Fermilab لمعالجة مئات تيرابايت من البيانات ، كان على الفريق كتابة برامج خاصة للقيام بذلك. اعتمد جيرديس وزملاؤه أيضًا على مساعدة الأساتذة ماساو ساكو وغاري بيرنشتاين من جامعة بنسلفانيا ، الذين ساهموا في الاختراقات الرئيسية التي سمحت لهم بإجراء تصوير الاختلافات في منطقة المسح بأكملها.
في النهاية ، تم اكتشاف العشرات من الأجسام العابرة للنبتون الجديدة (TNOs) ، كان أحدها 2014 UZ224. وفقًا لملاحظاتهم ، يمكن أن يكون قطرها في أي مكان من 350 إلى 1200 كم ، ويستغرق 1136 سنة لإكمال مدار واحد من شمسنا. من أجل المنظور ، يبلغ قطر بلوتو 2370 كم ، ولديه فترة مدارية 248 سنة.
شاركت ستيفاني هاميلتون ، وهي طالبة دراسات عليا في جامعة ميشيغان ، شخصيًا في المشروع. كان دورها تحديد حجم 2014 UZ224 ، والذي كان صعبًا من الملاحظات الأولية وحدها. كما قالت لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"يعتمد سطوع الكائن في الضوء المرئي وحده على حجمه ومدى انعكاسه على حدٍ سواء ، لذلك لا يمكنك تحديد أحد هذه الخصائص بشكل فريد دون افتراض قيمة للآخر. لحسن الحظ ، هناك حل لهذه المشكلة - الحرارة التي ينبعثها الجسم تتناسب أيضًا مع حجمها ، لذا فإن الحصول على قياس حراري بالإضافة إلى القياسات البصرية يعني أننا سنكون قادرين بعد ذلك على حساب حجم الكائن والأبيض (الانعكاس) دون الحاجة إلى تحمل واحد أو آخر.
"تمكنا من الحصول على صورة لأجسامنا على طول موجة حرارية باستخدام Atacama Large Millimeter / subillimeter Array (ALMA) في تشيلي. أنا أعمل على دمج جميع بياناتنا معًا لتحديد الحجم والأبيض ، ونتوقع تقديم ورقة حول نتائجنا في منتصف شهر نوفمبر تقريبًا أو نحو ذلك. "
ولكن كما هو الحال مع جميع الأشياء المتعلقة بـ "الكواكب القزمة" ، كان هناك بعض الخلاف حول هذا الاكتشاف. بالنظر إلى أبعاد الكائن ، هناك من يتساءل عما إذا كان الملصق ينطبق أم لا. ولكن كما يشير جيرديس في صحيفة الحقائق ، فإن هذا الجسم يناسب معظم المتطلبات الأساسية:
"وفقًا للمبادئ التوجيهية الرسمية للاتحاد الفلكي الدولي ، يجب أن يستوفي الكوكب القزم أربعة معايير. يجب أن أ) يدور حول الشمس (تحقق!) ، ب) لا يكون قمرًا صناعيًا (تحقق!) ج) لم يقم بتطهير الحي حول مداره (تحقق!) ود) لديه كتلة كافية لتكون مستديرة. هذا العنصر الأخير غير مؤكد ، والطريقة الوحيدة المؤكدة هي الحصول على صورة مفصلة بما يكفي لرؤية شكلها بالفعل. ومع ذلك ، فإن جسمًا يزيد قطره عن 400 كيلومتر من المرجح أن يكون دائريًا. "
يتوقع جيرديس وفريقه أن يكونوا مشغولين ، حيث يقومون بتأليف الورقة التي ستفصل نتائجهم ، باستخدام مجموعة ALMA للحصول على مزيد من التقييمات لحجم 2014 UZ224 ، والتنقيب في البيانات للبحث عن المزيد من الأشياء في حزام Kuiper. وهذا يشمل الكوكب 9 الأسطوري ، الذي كان الفلكيون يبحثون عنه لسنوات.
نظرًا لبعدها عن الشمس ، فإن مدار UZ224 لعام 2014 لن يتأثر بوجود الكوكب 9 ، وبالتالي لا يساعد. ومع ذلك ، فإن Gerdes متفائل بأن الدليل على هذا الجسم الضخم موجود في البيانات. مع الوقت ، والكثير من معالجة البيانات ، قد يجدونها! في هذه الأثناء ، من المرجح أن يكون هذا الكائن المكتشف حديثًا هو النقطة المحورية لكثير من الأبحاث الرائعة.
يكتب غيرديس: "إنه كائن مثير للاهتمام في حد ذاته - الأشياء البعيدة مثل هذه هي" بقايا كونية "من القرص البدائي الذي ولد النظام الشمسي". "من خلال دراستها ومعرفة المزيد عن توزيعها وخصائصها المدارية وأحجامها وخصائصها السطحية ، يمكننا معرفة المزيد عن العمليات التي ولدت النظام الشمسي وفي النهاية بالنسبة لنا."
