Яка довжина хвилі найкраще виявити "9-ту планету"?

Ми знаємо, що відбите сонячне світло зробить виявлення 9-ї планети дуже важким у видимому світлі. Чи є ще одна група, яка з більшою ймовірністю її виявить? Яка може бути температура поверхні цього об'єкта і що це означатиме про його оптимальну довжину хвилі виявлення?

Пряме відображення сонячного світла є найбільш вірогідним сценарієм відкриття дев'ятої планети, однак це не дотримується, якщо на об'єкті дуже низький альбедо. Я припускаю, що вас цікавить, якими довжинами хвиль планета випромінювала б.

Для температури поверхні важливе значення має обертання планети. Якщо він замкнений однією стороною, спрямованою до сонця, або обертається дуже повільно, центр сонця, спрямований до півкулі, випромінює стільки енергії, скільки отримує від Сонця. При 60 АС сонячний потік становить приблизно 0,38 Вт / м². Використовуючи закон Стефана-Больцмана , ми отримуємо рівноважну температуру поверхні 51 К (що є найвищою можливою температурою поверхні, якщо припустити, що в ній немає атмосфери). Закон переміщення Віна говорить нам, що випромінювання від об'єкта 51 к досягає максимальної довжини хвилі 57 мкм (інфрачервона).

Для обертового тіла температура екватора становить 38 К, максимум випромінювання становить 78 мкм (все ще інфрачервоний).

Використовуючи альбедо 0,5, піки становлять 68 мкм і 90 мкм для не обертового і обертового тіла відповідно. Зауважте, що це стосується лише області екватора, фактична довжина пікової хвилі буде трохи більшою, що належить до далекого інфрачервоного спектру. Також висока невизначеність обертання, альбедо та маси (маса важлива для внутрішнього тепла) унеможливлює отримання більш високої точності, ніж ця

60 au - це дуже оптимістична перигеліонова відстань для дев'ятої планети, тому для більш реалістичної відстані, скажімо, 200 au, неможливо спостерігати її в ІЧ-спектрі, якщо вона не має значного внутрішнього джерела тепла.

Можлива планета 9 вважається приблизно 10 масою Землі і навряд чи буде газовим гігантом (це може бути ядром "перерваного" газового гіганта). Таким чином, він не буде створювати значної світимості і матиме скелястий, або, швидше за все, крижаний характер. Таким чином, це було б видно лише відбитим світлом.

Міркування щодо того, яку довжину хвилі шукати, щоб врівноважити чутливість підручних інструментів з ймовірним спектром об'єкта. Це в свою чергу залежить від сонячного спектру і залежності відбивної здатності від довжини хвилі (альбедо).

Для більшості крижаних об'єктів, включаючи Плутон та Транспптунівські коефіцієнти, коефіцієнт відбиття збільшується до червоного та ближнього інфрачервоного, в той час як пік сонячного спектру при пізніших довжинах хвиль. Це дозволяє припустити, що пошук найкраще проводити на широких польових оптичних інструментах в діапазонах R або r 'на відстані близько 600 нм.

Наступним фактором пошуку кандидата є те, що вам доведеться охопити велику територію. Це можливо лише на оптичних і NIR довжинах хвиль, якщо об'єкт не був достатньо яскравим в середині ІЧ, щоб відобразитися в WISE (що я впевнений, ретельно перевіряється). У прес-релізі я побачив, що SUBARU використовується для пошуку. Я б сказав, що вони використовують напівградусове поле Suprime-Cam на оптичній довжині хвилі і не переслідують COMICS середнього ІЧ-зображення з ним 42x32 дугового поля!

Підтвердити кандидата слід легко, враховуючи величезний паралакс та належний рух, який очікується.

Існує два основних способи виявлення такого об’єкта. По-перше, це виявити його за допомогою відбитого сонячного світла. Друге - від тепла, яке він виробляє. Ми вже знаємо, що відбите світло такого предмета, ймовірно, буде близько 16,5. Щоб визначити інфрачервону систему, ми повинні оцінити температуру

Температура дуже сильно залежить від складу. Для простоти припустимо склад, подібний до Землі, і був створений приблизно в той же час, що і решта Сонячної системи. Ці припущення можуть виявитися неправдивими, але вони є одними з обговорених можливостей. Внутрішнє тепло Землі насправді становить щонайменше 50% від радіоактивного розпаду, повідомляє Scientific America . Звичайно, це лише внутрішнє тепло, не все це вийде на поверхню.

Запропонована планета дещо схожа на "Планету-розбійницю" , де невеликий диск газу обвалився на планеті без зірки або був викинутий із системи їх перебування. Справедливий шматочок також залежить від того, чи є помітний місяць об’єкта. Якщо так, то припливне нагрівання різко підвищило б температуру об’єкта. Будь-яке таке визначення не може бути здійснене без спостереження, але це можливо. Атмосфера також допомогла б уберегти планету від замерзання. Папір для виявлення планет - ізгоїв виходить від Abbott і Світцером. Вони припускають, що об’єкт масою Землі 3,5 можна було б виявити, якщо він потрапляє в межах 1000 АС, конкретно в далекому інфрачервоному просторі, з температурою поверхні близько 50 К.

Підсумок, мабуть, було б розумно спробувати виявити як в далекому інфрачервоному, так і видимому, хоча це може бути важко виявити навіть тоді. Враховуючи паралакс як основний засіб руху, виявлення слід проводити в декількох точках орбіти Землі, ймовірно, те саме місце слід шукати приблизно за 90 днів, щоб дати максимальну можливість рухатися, оскільки паралакса була б видно лише в тому випадку, коли рух Земля була перпендикулярна розташуванню об’єкта.