Jaka długość fali najlepiej wykryć „dziewiątą planetę”?

Wiemy, że odbite światło słoneczne bardzo utrudni wykrycie 9. planety w świetle widzialnym. Czy istnieje inny zespół, który będzie bardziej skłonny go wykryć? Jaka jest prawdopodobnie temperatura powierzchni tego obiektu i co to znaczyłoby o jego optymalnej długości fali wykrywania?

Bezpośrednie odbicie światła słonecznego jest najbardziej prawdopodobnym scenariuszem odkrycia dziewiątej planety, jednak nie jest to możliwe, jeśli obiekt ma bardzo niskie albedo. Zakładam, że jesteś zainteresowany tym, jakie długości fal promieniowałaby planeta.

Dla temperatury powierzchni ważny jest obrót planety. Jeśli jest zablokowany jedną stroną skierowaną w stronę Słońca lub obraca się bardzo powoli, środek Słońca skierowany na półkulę promieniuje tyle energii, ile dostaje ze Słońca. Przy 60 AU strumień świetlny wynosi około 0,38 W / m². Stosując prawo Stefana-Boltzmanna , uzyskujemy równowagową temperaturę powierzchni 51 K (czyli najwyższą możliwą temperaturę powierzchni, przy założeniu, że nie ma ona atmosfery). Prawo przesunięcia Wien'a mówi nam, że promieniowanie z obiektu o wartości 51 k osiąga wartość szczytową przy długości fali 57 µm (podczerwień).

W przypadku ciała obracającego się temperatura równika wynosi 38 K, a promieniowanie osiąga wartość szczytową 78 µm (nadal podczerwień).

Stosując albedo 0,5, piki mają odpowiednio 68 µm i 90 µm dla ciała nieobrotowego i wirującego. Zauważ, że dotyczy to tylko regionu równikowego, rzeczywista długość fali szczytowej będzie nieco wyższa, należąc do widma dalekiej podczerwieni. Ponadto wysoka niepewność obrotu, albedo i masy (masa jest ważna dla ciepła wewnętrznego), uniemożliwia uzyskanie wyższej dokładności niż ta

60 au jest bardzo optymistyczną odległością peryhelium dla dziewiątej planety, więc dla bardziej realistycznej odległości, powiedzmy 200 au, nie jest możliwe obserwowanie jej w widmie IR, jeśli nie ma znaczącego wewnętrznego źródła ciepła.

Uważa się, że możliwa planeta 9 ma około 10 mas ziemskich i jest mało prawdopodobne, aby była gazowym gigantem (może być rdzeniem „przerwanego” gazowego giganta). Jako taki sam nie będzie generował znacznej jasności i miałby charakter skalisty, a raczej lodowy. W ten sposób można go zobaczyć tylko w świetle odbitym.

Rozważania o długości fali do wyszukiwania w celu zrównoważenia czułości dostępnych instrumentów z prawdopodobnym spektrum obiektu. To z kolei zależy od widma słonecznego i zależności odbicia od długości fali (albedo).

W przypadku większości obiektów lodowych, w tym obiektów Plutona i Trans-Neptuna, współczynnik odbicia wzrasta do czerwieni i bliskiej podczerwieni, podczas gdy widmo słoneczne osiąga maksimum przy krótszych długościach fal. Sugeruje to, że wyszukiwanie najlepiej przeprowadzać za pomocą szerokopasmowych instrumentów optycznych w pasmach R lub r 'przy około 600 nm.

Kolejnym czynnikiem w znalezieniu kandydata jest to, że będziesz musiał objąć duży obszar. Jest to możliwe tylko przy długościach fal optycznych i NIR, chyba że obiekt był wystarczająco jasny w środkowej podczerwieni, aby pokazać się w WISE (co na pewno jest dokładnie sprawdzane). Komunikat prasowy, który widziałem, mówi, że SUBARU jest używany do wyszukiwania. Założę się, że używają pola Suprime-Cam o pół stopnia przy długościach fal optycznych i nie zajmują się obrazowaniem w środkowej podczerwieni COMICS za pomocą pola 42x32 sekundy łukowej !

Potwierdzenie kandydata powinno być łatwe, biorąc pod uwagę ogromną paralaksę i oczekiwany właściwy ruch.

Istnieją dwa podstawowe sposoby wykrycia takiego obiektu. Pierwszym jest wykrycie go przez odbite światło słoneczne. Drugi to ciepło, które wytwarza. Wiemy już, że odbite światło takiego obiektu prawdopodobnie będzie miało wielkość 16,5 magnitudo. Aby określić podczerwień, musimy oszacować temperaturę

Temperatura bardzo zależy od składu. Dla uproszczenia załóżmy skład podobny do Ziemi i został stworzony mniej więcej w tym samym czasie co reszta Układu Słonecznego. Te założenia mogą nie okazać się prawidłowe, ale należą do omawianych możliwości. Według Scientific America wewnętrzne ciepło Ziemi w rzeczywistości wynosi co najmniej 50% od rozpadu radioaktywnego . Oczywiście, to tylko wewnętrzne ciepło, nie wszystko to wydostanie się na powierzchnię.

Ta proponowana planeta jest nieco podobna do „Rogue Planet” , w której mały dysk gazu zapadł się na planetę bez gwiazdy lub został wyrzucony z układu macierzystego. Spora część zależy również od tego, czy istnieje znaczny księżyc obiektu. Jeśli tak, wówczas ogrzewanie pływowe dramatycznie podniosłoby temperaturę obiektu. Tego rodzaju determinacji nie można dokonać bez obserwacji, ale jest to możliwe. Atmosfera pomogłaby również uchronić planetę przed zamarznięciem. Papier do wykrywania planet zbójeckie pochodzi z Abbott i Switzer. Stawiają hipotezę, że obiekt o masie 3,5 Ziemi mógłby zostać wykryty, jeśli znajdzie się w odległości 1000 AU, szczególnie w dalekiej podczerwieni, o temperaturze powierzchni około 50 K.

Podsumowując, prawdopodobnie rozsądnie byłoby spróbować wykryć zarówno w dalekiej podczerwieni, jak i w zakresie widzialnym, chociaż nawet wtedy może być trudny do wykrycia. Biorąc pod uwagę paralaksę jako główny środek ruchu, wykrycie powinno być wykonane w kilku punktach na orbicie Ziemi, prawdopodobnie to samo miejsce powinno być przeszukane w odstępie około 90 dni w celu zapewnienia maksymalnej możliwości ruchu, ponieważ paralaksa byłaby widoczna tylko, gdyby ruch Ziemia była prostopadła do położenia obiektu.