9 место на планете?

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?

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 $400-1500~\textrm{AU}$$200-300~\textrm{AU}$$1500~\textrm{AU}$$200~\textrm{AU}$$2800~\textrm{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 $1/r^2$$1/r^4$$\sim 6x$$50\%$$1/r^4$$5x$$2.25$$1/r^2$

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 $210~\textrm{AU}\;.$$8.5$$16.5$$500~\textrm{AU}$$20$$2800~\textrm{AU}$$20$$28$

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.$10,000~\textrm{AU}$

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:

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

Подключение номеров дает:

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

Подсоединение и к калькулятору кометной орбиты дает летнюю орбиту. е = 0,867 58 , $200~\textrm{AU}$$e = 0.867$$58,000$

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.$22~\textrm{arc-seconds/year}\;,$

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

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

где - скорость афелия в - большая полуось в а - эксцентриситет орбиты.м /$v_a$У , $\mathrm{m/s}\;,$ $a$$\mathrm{AU},$$e$

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

Чтобы вычислить правильное движение, нам сначала нужно преобразовать скорость в единицы$\textrm{AU/year}:$

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

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

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

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

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

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.

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.$\geq \approx 10$

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.

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.

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.