9-е місце розташування планети?

Я бачив ряд новин, які вказують на те, що існує ймовірність 9-ї планети нашої Сонячної системи , що має орбітальний період від 10 до 20 тис. Років, тобто в 10 разів перевищує масу Землі. Я не бачив жодної реальної вказівки, де може бути цей об’єкт. Якби я мав доступ до достатнього телескопа, чи зміг би я знайти цю планету, і яким способом я вказав би телескоп, щоб її знайти? Наскільки це можливо, чи це недостатньо відомо?

Це занадто тьмяно, щоб його можна було побачити під час звичайного огляду на більшій частині його орбіти.

Оновлення: Вчені з Бернського університету змоделювали гіпотетичну планету масою 10 Землі на запропонованій орбіті, щоб оцінити її виявлення з більшою точністю, ніж моя спроба нижче.

Це означає, що місія НАСА WISE, ймовірно, помітила планету щонайменше 50 мас Землі на запропонованій орбіті, і що жоден із наших нинішніх досліджень не мав шансів знайти на більшій частині своєї орбіти землю нижче 20 мас. Вони ставлять температуру планет на 47 К через залишкове тепло від утворення; що зробить в 1000 разів яскравіше інфрачервоне, ніж у видимому світлі, відбитому від сонця.

Однак він повинен бути в межах досяжності LSST після його завершення (перший легкий 2019 рік, звичайні операції, починаючи з 2022 року); тому питання слід вирішити протягом декількох років, навіть якщо його достатньо далеко від запропонованої орбіти Батигіна та Брауна, щоб їх пошук телескопом Subaru виявився порожнім.

Моя оригінальна спроба розмахувати рукою оцінку виявлення нижче. У статті наведені потенційні орбітальні параметри для напівмагістральної осі та для перигеліону. Оскільки документ не дає найбільш ймовірного випадку для орбітальних параметрів, я збираюся піти з крайнім випадком, який ускладнює пошук. Якщо взяти найбільш ексцентричні значення, що дає орбіту з напівмагістральною віссю і перигелієм має .$400-1500~\textrm{AU}$$200-300~\textrm{AU}$$1500~\textrm{AU}$$200~\textrm{AU}$$2800~\textrm{AU}$

Для обчислення яскравості предмета, що сяє відбитим світлом, належний коефіцієнт масштабування не є випадом як можна було б наївно припустити. Це правильно для об'єкта, що випромінює власне світло; але не для одного, що сяє відбитим світлом; для цього випадку підходить те саме масштабування як у радіолокаційному поверненні . Що це правильний коефіцієнт масштабування, можна перевірити на розум, виходячи з того, що, незважаючи на те, що він схожий за розміром, Нептун є ніж Уран, незважаючи на те, що він відстає лише на : масштабування дає коефіцієнт затемнення проти для .$1/r^2$$1/r^4$$\sim 6x$$50\%$$1/r^4$$5x$$2.25$$1/r^2$

Використання цього дає затемнення в 2400x при$210~\textrm{AU}\;.$Це приводить нас до величин вниз від Нептуна в перихеліоні або 16,5 величини. 500 AU отримує нас до 20 - ї величини, в той час як 2800 AU афелії тьмяніє відбите світло вниз майже 20 величин до 28 величини. Це рівнозначно найменшим зіркам, видимим з 8-метрового телескопа ; що робить його не відкриття набагато менш дивовижним.$8.5$$16.5$$500~\textrm{AU}$$20$$2800~\textrm{AU}$$20$$28$

Це щось нечітке межу в обох напрямках. Залишкова енергія від утворення / радіоактивного матеріалу в його ядрі надасть йому деякої вродженої світності; на екстремальних відстанях це може бути яскравішим, ніж відбите світло. Я не знаю, як це оцінити. Можливо також, що сильна холодність Хмари Оорта морозила його атмосферу. Якби це сталося, його діаметр був би набагато меншим, а зменшення поверхні, що відбиває, могло б затьмарити його ще на порядок або два.

Не знаючи, яку настройку тут робити, я припускаю, що два фактори повністю відміняються і залишаю початкові припущення, що воно відображає стільки світла, скільки Нептун і відбиваюче світло є домінуючим джерелом освітлення для решти моїх розрахунків .

Для довідки, дані з НАСА WISE експерименту виключили Сатурн розміру тіла в межах сонця.$10,000~\textrm{AU}$

Це також може бути занадто слабким, щоб його було виявлено через належний рух; хоча якщо ми можемо щільно притиснути його орбіту, Хаббл може підтвердити його рух.

Орбітальна ексцентриситет може бути обчислена як:

$$e = \frac{r_\textrm{max} - r_\textrm{min}}{2a}$$

Підключення цифр дає:

$$e = \frac{2800~\textrm{AU} - 200~\textrm{AU}}{2\cdot 1500~\textrm{AU}} = 0.867$$

Підключивши і е = 0,867 в кометної орбіти калькулятор дає 58 , 000 років орбіту.$200~\textrm{AU}$$e = 0.867$$58,000$

Хоча це дає середній правильний рух оскільки орбіта сильно ексцентрична, її фактичний правильний рух сильно змінюється, але вона проводить більшу частину свого часу далеко від сонця, де його значення мінімальні.$22~\textrm{arc-seconds/year}\;,$

Закони Кеплера говорять нам про те, що швидкість в афелії задається:

$$v_a^2 = \frac{ 8.871 \times 10^8 }{ a } \frac{ 1 - e }{ 1 + e }$$

$v_a$$\mathrm{m/s}\;,$ $a$$\mathrm{AU},$$e$

$$v_a = \sqrt{\frac{ 8.871 \times 10^8 }{ 1500 } \cdot \frac{ 1 - 0.867 }{ 1 + 0.867 }} = 205~\mathrm{m/s}\;.$$

$\textrm{AU/year}:$

$$205 \mathrm{\frac{m}{s}}\; \mathrm{\frac{3600 s}{1 h}} \cdot \mathrm{\frac{24 h}{1 d}} \cdot \mathrm{\frac{365 d}{1 y}} \cdot \mathrm{\frac{1\; AU}{1.5 \times 10^{11}m}} = 0.043~\mathrm{\frac{AU}{year}}$$

$2800~\textrm{AU}$$0.043~\textrm{AU}$

$$\sin \theta = \frac{0.044}{2800}\\ \implies \theta = {8.799×10^{-4}}^\circ = 3.17~\textrm{arc seconds}\;.$$

$0.05~\textrm{arc seconds};$$\sim 500~\textrm{AU},$

Її паралаксний рух був би набагато більшим ; проте виклик насправді побачити це в першу чергу залишатиметься.

Положення гіпотетичного об'єкта невідомо з певною визначеністю, тому важко знати, куди слід вказати свій телескоп.

У статті пропонується широкий діапазон орбітальних відстаней десь від 400 до 1500 АС напівмагістральної осі, з перигелієм (найближчим наближенням до сонця) 200-300 АС. Це в 8 разів більше, ніж Нептун. (Я не прочитав цю статтю досить уважно, щоб визначити, чи буде тіло поблизу перигелію чи ні в даний час; воно може бути за 1000 АС, 30 разів відстань від Нептуна.)

При масі 10 Землі ми б очікували, що тіло буде чимось на зразок 2–5 разів перевищує радіус Землі - дещо менший за Нептун.

Поєднання відстані та розміру дозволяє припустити, що тіло було б набагато слабшим, ніж Нептун, не яскравіше, ніж величина 16,5 в перихеліоні, і, ймовірно, набагато тьмянішим.

Посилаючись на оригінальну статтю :

$\geq \approx 10$

і

Як уже згадувалося вище, точний діапазон параметрів збурень, необхідних для задовільного відтворення даних, наразі важко діагностувати. Дійсно, потрібна додаткова робота для розуміння компромісів між припущеними орбітальними елементами та масою, а також для виявлення областей простору параметрів, несумісних із існуючими даними.

Отже, з'ясування ймовірних орбітальних параметрів зараз триває.

Батигін і Браун створили веб-сайт, який чітко описує пошук 9-ї планети. Вони спеціально відзначають наступне:

перигеліон (його найближчий наближення до Сонця) навколо Правого Вознесіння на небо 16 годин, що означає, що в кінці травня положення перігеліону пряме. І навпаки, орбіта приходить до афелія (найдальшої точки від сонця) приблизно через 4 години, або прямо над головою в кінці листопада.

Отже, щоб шукати його, слід оглянути екліптику, зосередившись переважно на ділянці безпосередньо над головою наприкінці листопада. Зауважте, що це частина неба, де також з’являється галактичний центр. Нахил оцінюється в 30 градусів плюс-мінус 20, так що слід шукати і відстань від екліптики.

Якби у вас був доступ до достатнього телескопа, ви могли б теоретично його побачити, якби ви подивилися в потрібне місце (хоча ніхто не знає, де може бути правильне місце). Але якщо це десь поблизу афелія, у світі є лише кілька достатньо телескопів (скажімо, дзеркало 8 м чи більше), тому я вважаю, що у вас немає доступу до одного з них.