Какую длину волны лучше всего обнаружить на «9-й планете»?

Мы знаем, что отраженный солнечный свет сильно затруднит обнаружение 9-й планеты в видимом свете. Есть ли другая группа, которая с большей вероятностью обнаружит это? Какова температура поверхности этого объекта, вероятно, и что это будет означать для его оптимальной длины волны обнаружения?

Прямое отражение солнечного света является наиболее вероятным сценарием открытия девятой планеты, однако это не имеет места, если объект имеет очень низкое альбедо. Я предполагаю, что вы заинтересованы в том, какие длины волн излучает планета.

Для температуры поверхности важно вращение планеты. Если он заблокирован одной стороной к Солнцу или вращается очень медленно, центр Солнца, обращенный к полушарию, излучает столько же энергии, сколько получает от Солнца. При 60 а.е. солнечный поток составляет около 0,38 Вт / м². Используя закон Стефана-Больцмана , мы получаем равновесную температуру поверхности 51 К (это максимально возможная температура поверхности, при условии, что в ней нет атмосферы). Закон смещения Вина говорит нам, что излучение от объекта весом 51 k достигает пика на длине волны 57 мкм (инфракрасный).

Для вращающегося тела температура экватора составляет 38 К, а пик излучения составляет 78 мкм (все еще инфракрасный).

Используя альбедо 0,5, пики составляют 68 мкм и 90 мкм для невращающегося и вращающегося тела соответственно. Обратите внимание, что это только для экваториальной области, фактическая длина волны максимума будет немного выше, что относится к дальнему инфракрасному спектру. Кроме того, высокая неопределенность вращения, альбедо и массы (масса важна для внутреннего нагрева), делает невозможным получение более высокой точности, чем

60 ау - это очень оптимистичное расстояние перигелия для девятой планеты, поэтому для более реалистичного расстояния, скажем, 200 ау, его невозможно наблюдать в ИК-спектре, если у него нет значительного внутреннего источника тепла.

Предполагается, что возможная планета 9 составляет около 10 масс Земли и вряд ли будет газовым гигантом (это может быть ядром «прерванного» газового гиганта). Как таковой, он не будет генерировать значительную яркость сам по себе и будет скалистым или, что более вероятно, ледяным по характеру. Таким образом, он будет виден только отраженным светом.

Соображения относительно того, какую длину волны следует искать, сбалансируют чувствительность имеющихся инструментов с вероятным спектром объекта. Это, в свою очередь, зависит от солнечного спектра и зависимости отражательной способности (альбедо) от длины волны.

Для большинства ледяных объектов, включая объекты Плутона и Транс-Нептуна, коэффициент отражения увеличивается до красного и ближнего инфракрасного диапазона, в то время как солнечный спектр достигает максимума на более коротких длинах волн. Это говорит о том, что поиски лучше всего проводить с широкопольными оптическими приборами в диапазонах R или r 'на длине волны около 600 нм.

Еще одним фактором в поиске кандидата является то, что вам придется покрывать большую площадь. Это возможно только на оптических и ближних инфракрасных волнах, если объект не был достаточно ярким в середине ИК-диапазона, чтобы обнаружиться в WISE (который, я уверен, тщательно проверяется). Пресс-релиз, который я видел, сказал, что SUBARU используется для поиска. Могу поспорить, что они используют поле половинного градуса Suprime-Cam на оптических длинах волн, а не получают изображения COMICS mid-IR с его полем дуги 42x32 !

Подтверждение кандидата должно быть легким, учитывая огромный параллакс и ожидаемое правильное движение.

Существует два основных способа обнаружения такого объекта. Во-первых, это обнаружить через отраженный солнечный свет. Во-вторых, от тепла, которое он производит. Мы уже знаем, что отраженный свет такого объекта, вероятно, будет около 16,5 величины. Чтобы определить инфракрасный, мы должны оценить температуру

Температура очень сильно зависит от состава. Для простоты предположим, что композиция похожа на Землю и была создана примерно в то же время, что и остальная часть Солнечной системы. Эти предположения могут оказаться недействительными, но они входят в число обсуждаемых возможностей. По данным Scientific America , внутреннее тепло Земли, по крайней мере, составляет 50% от радиоактивного распада . Конечно, это только внутреннее тепло, но не все это попадет на поверхность.

Эта предлагаемая планета в некотором роде похожа на «Планету-бродягу» , где небольшой диск газа упал на планету без звезды или был выброшен из их системы-хозяина. Справедливый бит также зависит от того, есть ли значительная луна объекта. Если это так, то приливно-отливный нагрев резко повысит температуру объекта. Любое такое определение не может быть сделано без наблюдения, но возможно. Атмосфера также поможет удержать планету от замерзания. Бумага для обнаружения планет - изгоев исходит от Abbott и Свитцера. Они выдвигают гипотезу о том, что объект массой 3,5 Земли может быть обнаружен, если он находится в пределах 1000 а.е., особенно в дальнем инфракрасном диапазоне, с температурой поверхности около 50 К.

В итоге, было бы разумно попытаться обнаружить как в дальнем инфракрасном, так и в видимом диапазонах, хотя это может быть трудно обнаружить даже тогда. Учитывая параллакс в качестве основного средства движения, обнаружение должно проводиться в нескольких точках на орбите Земли, вероятно, одно и то же место следует искать на расстоянии около 90 дней, чтобы дать максимальную возможность для движения, поскольку параллакс будет виден только при движении Земля была перпендикулярна местоположению объекта.