9 место на планете?

34

Я видел несколько сообщений о том, что в нашей Солнечной системе , вероятно, есть 9-я планета , орбитальный период от 10 до 20 тысяч лет, что в 10 раз больше массы Земли. Я не видел никаких реальных признаков того, где этот объект может быть. Если бы у меня был доступ к достаточному телескопу, смог бы я найти эту планету и каким образом я бы указал телескоп, чтобы найти ее? Как далеко это может быть, или это не очень хорошо известно?

PearsonArtPhoto
источник
1
Нет-нет, вопрос правильный. Гипотетическая планета была выведена из ее влияния на другие тела. Можно предположить, что из-за этого влияния положение P9 на его орбите вычислимо (с одним или несколькими решениями для уравнения). Итак: где это ???

Ответы:

29

Он слишком тусклый, чтобы его можно было увидеть во время обычной съемки на большей части его орбиты.

Обновление: Ученые из Университета Берна смоделировали гипотетическую планету в 10 масс Земли на предложенной орбите, чтобы оценить ее обнаруживаемость с большей точностью, чем моя попытка ниже.

Вывод заключается в том, что миссия НАСА WISE, вероятно, обнаружила бы планету, по крайней мере, с 50 массами Земли на предложенной орбите, и что ни у одного из наших текущих исследований не было бы возможности найти одну из них ниже 20 масс Земли на большей части ее орбиты. Они устанавливают температуру планет на 47K из-за остаточного тепла от формирования; который в 1000 раз ярче в инфракрасном диапазоне, чем в видимом свете, отраженном от солнца.

Однако он должен быть в пределах досягаемости LSST после его завершения (первый индикатор 2019 года, начало нормальной работы 2022); поэтому вопрос должен быть решен в течение еще нескольких лет, даже если он находится достаточно далеко от предполагаемой орбиты Батыгина и Брауна, чтобы их поиск с помощью телескопа Subaru оказался пустым.

Моя первоначальная попытка дать оценку обнаруживаемости ниже. В статье приведены потенциальные параметры орбиты: для большой полуоси и для перигелия. Поскольку в статье не приводится наиболее вероятный случай орбитальных параметров, я собираюсь перейти к крайнему случаю, который затрудняет его поиск. Взяв из этого наиболее эксцентричные возможные значения, вы орбиту с и перигелием с афелием . 200 - 300 AU 1500 AU 200 AU 2800 AU4001500 AU200300 AU1500 AU200 AU2800 AU

Чтобы вычислить яркость объекта, сияющего отраженным светом, подходящий коэффициент масштабирования не является спадом как можно было бы наивно предположить. Это верно для объекта, излучающего свой собственный свет; но не для одного сияющего отраженным светом; для этого случая подходит то же масштабирование что и при радиолокационном возврате . То, что это правильный масштабный коэффициент для использования, может быть проверено, исходя из того факта, что, несмотря на то, что Нептун имеет одинаковый размер, он на слабее, чем Уран, несмотря на то, что он находится всего на дальше: дает коэффициент диммера против для . 1 / г 4 ~ 6 х 50 % 1 / г 4 5 х 2,25 1 / г 21/r21/r46x50%1/r45x2.251/r2

Использование этого дает затемнение 2400x вЭто понижает нас на величины по сравнению с Нептуном на перигелий или на величины. приводит нас к й величине, в то время как уменьшает отраженный свет почти на до величин. Это эквивалентно самым слабым звездам, видимым с 8-метрового телескопа ; делая его неисследование намного менее удивительным.8,5 16,5 500 AU 20 2800 AU 20 28210 AU.8.516.5500 AU202800 AU2028

Это что-то вроде размытой границы в обоих направлениях. Остаточная энергия от пласта / радиоактивного материала в его ядре придаст ему некоторую врожденную светимость; на больших расстояниях это может быть ярче, чем отраженный свет. Я не знаю, как это оценить. Также возможно, что сильный холод Облака Оорта мог заморозить его атмосферу. Если бы это произошло, его диаметр был бы намного меньше, и уменьшение отражающей поверхности могло бы уменьшить его еще на порядок или два.

Не зная, какую корректировку здесь внести, я собираюсь предположить, что эти два фактора полностью устраняются и оставляют исходные предположения о том, что он отражает столько же света, сколько Нептун, а отражающий свет - основной источник освещения для оставшейся части моих расчетов. ,

Для справки: данные эксперимента НАСА WISE исключили тело размером с Сатурн в пределах Солнца.10,000 AU

Это также, вероятно, слишком слабый, чтобы быть обнаруженным через правильное движение; хотя, если мы сможем плотно прижать его орбиту, Хаббл сможет подтвердить его движение.

Эксцентриситет орбиты можно рассчитать как:

e=rmaxrmin2a

Подключение номеров дает:

e=2800 AU200 AU21500 AU=0.867

Подсоединение и к калькулятору кометной орбиты дает летнюю орбиту. е = 0,867 58 , 000200 AUe=0.86758,000

В то время как это дает в среднем правильное движение поскольку орбита сильно эксцентрична, ее фактическое правильное движение сильно меняется, но большую часть времени она проводит далеко от Солнца, где его значения как минимум.22 arc-seconds/year,

Законы Кеплера говорят нам, что скорость на афелии определяется как:

va2=8.871×108a1e1+e

где - скорость афелия в - большая полуось в а - эксцентриситет орбиты.м / сvaУ , еm/s, aAU,e

va=8.871×108150010.8671+0.867=205 m/s.

Чтобы вычислить правильное движение, нам сначала нужно преобразовать скорость в единицыAU/year:

205ms3600s1h24h1d365d1y1AU1.5×1011m=0.043 AUyear

Чтобы получить правильное движение от этого, создайте треугольник с гипотенузой и короткой стороной а затем используйте тригонометрию, чтобы получить узкий угол. долларов 0,043 австралийских долларов2800 AU0.043 AU

sinθ=0.0442800θ=8.799×104=3.17 arc seconds.

Это хорошо в пределах углового разрешения Хабблапоэтому, если бы мы точно знали, где искать, мы могли бы подтвердить его орбиту, даже если она находится на максимальном расстоянии от Солнца. Однако его крайняя слабость на большей части орбиты означает, что его вряд ли можно найти ни в одном обзоре. Если нам повезет, и он находится в пределах он будет достаточно ярким, чтобы его можно было увидеть на космическом корабле GAIA ЕКА, и в этом случае мы обнаружим его в течение следующих нескольких лет. К сожалению, более вероятно, что все данные GAIA сделают, чтобы немного ограничить минимальное расстояние.0.05 arc seconds;500 AU,

Его движение параллакса было бы намного больше ; однако проблема того, чтобы увидеть его в первую очередь, останется.

Дэн Нили
источник
Правильное движение массивное и легко обнаруживаемое, но вам понадобится JWST (или, возможно, просто HST), чтобы измерить его, и они имеют небольшие поля зрения, так что вам нужно более или менее знать, где оно было.
Роб Джеффрис
На самом деле это только слабый конец, и, конечно, он может быть ярче в ИК. Я читал, что телескоп Subaru уже ищет.
Роб Джеффрис
Для тех, кто читал более ранние версии, я допустил ошибку ~ 60x в вычислении правильного движения в афелии; это было бы легко наблюдать в наблюдениях Хаббла; но, вероятно, слишком слабый, чтобы быть обнаруженным в любых надлежащих съемках движения.
Дэн Нили
Такой отличный ответ. На афелии, насколько ярким было бы солнце с Планеты Девяти? astronomy.stackexchange.com/questions/13282/…
joseph.hainline
2
Обратите внимание, что astronomy.stackexchange.com/questions/13280/… почти все (включая меня) забыли о параллаксе, который намного больше, чем собственное движение. Его можно было бы четко определить с помощью большого телескопа в течение нескольких дней. Гайя все небо, но ограничена до 20-го Маг.
Роб Джеффрис
8

Положение гипотетического объекта точно не известно, поэтому трудно определить, куда направить ваш телескоп.

В статье предлагается широкий диапазон орбитальных расстояний от 400 до 1500 а.е. по большой полуоси с перигелием (ближайший подход к солнцу) 200-300 а.е. Это в 8 раз больше, чем Нептун. (Я не читал статью достаточно внимательно, чтобы определить, будет ли тело в настоящее время вблизи перигелия или нет в настоящее время; оно может находиться на расстоянии более 1000 а.е., что в 30 раз превышает расстояние Нептуна.)

При массе 10 Земли мы ожидаем, что тело будет примерно в 2-5 раз больше радиуса Земли - несколько меньше Нептуна.

Комбинация расстояния и размера предполагает, что тело будет намного слабее, чем Нептун, не ярче, чем величина 16,5 в перигелии, и, вероятно, намного тусклее.

Рассел Борогове
источник
1
Если орбитальный период равен лет, то правильное движение на небе будет огромным arcsecs / год. Если бы это было так же ярко при я бы удивился, что это не было обнаружено еще при фотографических съемках. Это может быть сложно, потому что правильное движение слишком велико! В любом случае, кандидат может быть подтвержден в течение нескольких недель, если он будет идентифицирован. ~ 40 В = 1630,00040V=16
Роб Джеффрис
Я не большой астроном (я ответил на этот вопрос, когда он был в space.sx, а не astronomy.sx). Если вы хотите попытаться переформулировать последний абзац, сделайте это! Я также не совсем уверен в вычислении величины.
Рассел Борогове
3
Смотрите мой обновленный ответ ниже. Проблема, которую мы с вами сделали, заключалась в использовании 1 / r ^ 2 спада на расстоянии; когда речь идет об отраженном свете 1 / r ^ 4 является правильным термином. В результате даже в самом ближайшем будущем это будет намного слабее, чем вы предполагаете.
Дэн Нили
@DanNeely Я только что понял это сам. Это серьезная ошибка в ответе.
Роб Джеффрис
Ах! Конечно. Хороший улов.
Рассел Борогове
4

Ссылаясь на оригинальную статью :

Мы находим, что наблюдаемое орбитальное выравнивание может поддерживаться удаленной эксцентричной планетой с массой м⊕, орбита которой находится примерно в той же плоскости, что и орбиты удаленных KBO, но перигелий которой находится на 180 ° от перигелия второстепенные тела.≥≈10

а также

Как уже упоминалось выше, точный диапазон параметров возмущения, необходимых для удовлетворительного воспроизведения данных, в настоящее время трудно диагностировать. Действительно, требуется дополнительная работа для понимания компромиссов между предполагаемыми элементами орбиты и массой, а также для определения областей пространства параметров, которые несовместимы с существующими данными.

Итак, выяснение вероятных параметров орбиты находится в стадии разработки.

Джеральд
источник
2

Батыгин и Браун создали веб-сайт, который четко описывает поиск 9-й планеты. Они особо отмечают следующее:

Перигелий (самый близкий к Солнцу) около правого Вознесения на небе 16 часов, что означает, что положение перигелия находится прямо над головой в конце мая. И наоборот, орбита выходит на афелий (самую дальнюю точку от Солнца) примерно через 4 часа или прямо в конце ноября.

Таким образом, чтобы найти его, нужно взглянуть вдоль эклиптики, концентрируясь в основном на участке, расположенном прямо над головой в конце ноября. Обратите внимание, что это часть неба, где также появляется центр галактики. Предполагается, что наклон составляет 30 градусов, плюс или минус 20, поэтому следует искать и расстояние до эклиптики.

PearsonArtPhoto
источник
-1

Если у вас был доступ к достаточному телескопу, вы могли бы теоретически увидеть его, если бы вы смотрели в правильном месте (хотя никто не знает, где может быть правильное место). Но если это где-то рядом с афелием, в мире существует всего несколько достаточных телескопов (скажем, зеркало 8 м или больше), поэтому я думаю, что маловероятно, что у вас есть доступ к одному из них.

Майк Скотт
источник
6
Хотя технически это является ответом на вопрос, в нем мало того, что дает хорошие ответы (цитаты, подробные объяснения и математика).
Donald.McLean