Nel 1930 un giovane astronomo del Lowell Observatory, Clyde Tombaugh, aveva trascorso mesi ad esaminare centinaia di lastre fotografiche telescopiche alla ricerca di un singolo oggetto in movimento: Esso si sarebbe rivelato essere Plutone, il "nono pianeta" (oggi squalificato a pianeta nano). Quasi un secolo dopo, il team che ha esplorato da vicino il pianeta scoperto da Tombaugh, sta espandendo quella ricerca con una tecnologia che avrebbe sbalordito Tombaugh.
La sonda New Horizons ha eseguito il suo storico sorvolo di Plutone nel 2015 e, 4 anni dopo, effettuò il primo incontro ravvicinato con un corpo minore della fascia di Kuiper (KBO), chiamato Arrokoth, 1,5 miliardi di km oltre il remoto Plutone. Adesso, trascorsi altri quattro anni e altri 1,5 miliardi di km, il veicolo spaziale continua a sfrecciare attraverso i confini esterni del sistema solare, ormai a 8,4 miliardi di km dal Sole. Mentre attraversava la fascia di Kuiper, New Horizons ha approfittato della sua posizione unica e delle sue capacità per studiare dozzine di altri KBO in modalità impossibili dalla Terra.
La ricerca di potenziali obiettivi KBO lungo il percorso di New Horizons utilizza due dei telescopi più grandi del mondo: il telescopio giapponese Subaru alle Hawaii e il telescopio Victor M. Blanco dell'Osservatorio interamericano di Cerro Tololo in Cile. Il team di New Horizons ha migliorato queste ricerche utilizzando l'Intelligenza Artificiale, con strumenti di analisi dei dati tramite apprendimento automatico sviluppati nel 2021 e perfezionati lo scorso anno. Questo aumenta notevolmente il tasso di rilevamento KBO del team rispetto a ciò che l'analisi umana dei dati ha prodotto in passato.
Il Team New Horizons - Credits: NASA
Utilizzando il software AI, i co-ricercatori della missione JJ Kavelaars e W. Fraser hanno accelerato e reso queste ricerche molto più produttive. Questo software utilizza una rete neurale convoluzionale, un algoritmo di apprendimento profondo che può acquisire un'immagine di input, assegnare importanza a vari oggetti nell'immagine ed essere in grado di differenziare un oggetto da un altro.
Il team ha applicato il suo strumento ai dati acquisiti con la gigantesca fotocamera Hyper Suprime-Cam sul telescopio Subaru, come parte di una ricerca di bersagli per New Horizons. "Le prestazioni di classificazione della rete software sono estremamente buone, riducendo notevolmente le fonti candidate 'false'", ha dichiarato Fraser. “Un'intera notte di dati di ricerca richiede solo poche ore di controllo umano. Confrontalo con le settimane che ci volevano per farlo!".
Date le sue dimensioni e l'ampio campo visivo (il più grande di qualsiasi telescopio gigante operativo), il Subaru Telescope è lo strumento migliore al mondo per trovare nuovi candidati. La prima ricerca, a maggio-agosto 2020 (insieme a un periodo di follow-up in ottobre), ha prodotto circa 87 nuovi KBO, tutti nella regione di cielo in cui si trova o si troverà New Horizons nei prossimi anni. Quando il team ha ripetuto l'analisi sui dati del 2020 usando il software AI, non solo ha funzionato 100 volte più velocemente, ma ha identificato altri 67 KBO, prima sfuggiti ai ricercatori umani. Tra oltre 150 KBO, alcuni dovrebbero essere osservati dalla strumentazione a bordo di New Horizons fino al 2024.
Una "pila" di immagini di una notte di osservazione con l'Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru, contenente una miriade di stelle che illustrano la difficoltà di individuare un oggetto sconosciuto della Fascia di Kuiper.
Crediti: NASA/Johns Hopkins APL/Southwest Research Institute/Subaru Telescope
Un ulteriore potenziamento dello sforzo di Subaru è un filtro del cielo più efficiente fornito dal missione team e che ha iniziato le operazioni su Subaru nel 2022. "Questo è un nuovo strumento rivoluzionario di cui trarremo vantaggio negli anni a venire", ha affermato Alan Stern, ricercatore principale di New Horizons del Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado.
Purtroppo, nessuno dei KBO trovati è abbastanza vicino da consentire a New Horizons di sorvolarlo da vicino, ma quasi 20 sono passati abbastanza vicini (alcuni milioni di km) da essere osservati dalla navicella a distanza, rivelando informazioni sulle loro proprietà superficiali, forme, periodi di rotazione e lune in orbita ravvicinata che non potrebbero essere raggiunte con nessun altro metodo tranne New Horizons.
Sulla prospettiva di un nuovo KBO-bersaglio per New Horizons, i membri del team sottolineano che la ricerca è ardua, una sfida cosmica come un ago nel pagliaio, ma ricordano anche che anche la ricerca di Arrokoth ha richiesto ben quattro anni. "Il potenziale per scoperte rivoluzionarie in un altro flyby KBO è troppo grande, quindi continuiamo a cercare", ha affermato Stern.
Credits: Simon Porter / NewHorizons team - Processing: Marco Di Lorenzo
In una riunione recente del New Horizons Science Team, una presentazione suggerisce fortemente che il nostro sistema solare abbia effettivamente una seconda fascia di Kuiper. Il grafico qui sopra riporta la posizione attuale e la traiettoria di New Horizons tra quelle che sembrano due cinture separate di KBO, una configurazione prima mai notata. Le orbite a destra di New Horizons sono quelle dei potenziali obiettivi KBO nella presunta seconda cintura e la sonda sarà in quella regione tra la fine del decennio attuale e l'inizio del prossimo. Il fatto che gli oggetti sulla sinistra (più vicini al Sole) appaiano più in basso mentre quelli a destra siano situati al di sopra della traiettoria di New Horizons è legato al fatto che, nei corso degli anni, essi percorrano la loro orbita attorno al Sole con una velocità differenti.
C'è da dire che non tutti gli esperti sono d'accordo sull'ipotesi di due cinture di Kuiper. Secondo alcuni potrebbe essere un risultato spurio delle osservazioni, affette da un qualche effetto di selezione indesiderato. Per altri, invece, la fascia è unica ma la regione vuota tra 50 e 60 unità astronomiche potrebbe essere stata creata da una risonanza con un corpo massiccio e ancora più remoto (forse il famigerato "pianeta X").
GOOGLENEWS
