ดาวเคราะห์ trans-Neptunian สมมุติสมมุติโคจรรอบดวงอาทิตย์

ดาวเคราะห์ HD 106906 b ถูกพบที่ 650 AU จากดาวฤกษ์ของมันซึ่งเป็นดาวที่ไม่แตกต่างจากดวงอาทิตย์มากนัก Fomalhaut b ยังเป็นดาวเคราะห์อายุน้อยที่โคจรอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ของมันมาก

ดาวเคราะห์ทั้งสองนี้ถูกค้นพบส่วนใหญ่เป็นเพราะพวกมันยังเด็กมากพอที่จะยังร้อนพอที่จะมองเห็นได้ในอินฟราเรด ฉันคิดว่าดาวเคราะห์เก่าในวงโคจรที่สูงมากจะมีอุณหภูมิต่ำกว่า 10K และทำให้เป็นสีดำและมองไม่เห็น

บางคนเห็นด้วยกับข้อสันนิษฐานว่าในระบบสุริยะของเราบางแห่งนอกเนปจูนดาวเคราะห์นอกระบบแคระบางดวงอาจโคจรรอบดวงอาทิตย์ การมีอยู่ของ HD 106906 b และ Fomalhaut b แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ อัตราต่อรองที่เราสามารถพบดาวเคราะห์อย่างน้อยหนึ่งแห่งในระบบสุริยะของเราคืออะไร? หากพวกเขามีอยู่เราจะหาพวกเขาได้อย่างไร

การค้นพบPlanet Nineครั้งล่าสุดที่เป็นไปได้โดยBatygin & Brown (2016)ได้ก่อให้เกิดความปั่นป่วนในวงการดาราศาสตร์การแลกเปลี่ยนดาราศาสตร์และอื่น ๆ ทั่วโลก แน่นอนว่าส่วนหนึ่งเป็นเพราะการกล่าวถึงการค้นพบดังกล่าวจะก่อให้เกิดความปั่นป่วน แต่ก็เป็นส่วนหนึ่งเพราะความน่าจะเป็นที่อ้างว่าหากการเคลื่อนไหวของวัตถุทรานส์ - เนปจูนเนียน (TNOs) เป็นโอกาสหมดจด: 0.007% หรือ 1 ใน 14,000 ซึ่งสอดคล้องกับความน่าจะเป็นของ ~ 3.8 \$\sigma$

ความน่าจะเป็นที่แท้จริงของดาวเคราะห์ดวงนี้มีอยู่น้อยกว่า - 90% ตามข้อมูลของ Brownและ 68.3% จากข้อมูลของ Greg Laughlinนักดาราศาสตร์ที่ UC-Santa Cruz ซึ่งทราบผลก่อนที่จะตีพิมพ์บทความ ความแตกต่างระหว่างอัตราต่อรองเหล่านี้และอัตราต่อรองที่กล่าวถึงในกระดาษอาจเป็นเพราะความจริงที่ว่าอาจมีปัจจัยอื่น ๆ ที่อาจทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของ TNOs - และตัวเลขที่ไม่เป็นทางการเหล่านี้เป็นมากกว่าการคาดการณ์

คำตอบสำหรับสาเหตุที่ยังไม่ได้รับการตรวจพบ "ดาวเคราะห์ดวงที่ 9" แล้ว ได้ให้วิธีการหลากหลายที่ไม่สามารถใช้งานได้ในกรณีของ Planet Nine และทำไมพวกเขาถึงไม่ทำงาน นอกจากความเป็นไปได้ที่ชัดเจนที่ Planet Nine ไม่มีอยู่จริงนี่คือบางส่วน:

• มันอาจจะสับสนกับดาวพื้นหลังผสมกับทางช้างเผือก ^[1]
• มันห่างไกลและสลัว - บางที 22 ^{ครั้งที่}วัตถุขนาด ^{[1] , [2]}
• วิธีการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่จะไม่ทำงานรวมถึง^[3]
  • ความเร็วเรเดียล
  • ทางผ่าน.
  • แรงโน้มถ่วง microlensing
  • ถ่ายภาพโดยตรง
• การสำรวจก่อนหน้านี้ไม่ได้มองในเชิงลึกลึก แต่ในพื้นที่อื่น ๆ ของท้องฟ้าหรือครอบคลุมช่วงคลื่นที่โลกนี้ไม่ปรากฏขึ้นมา^[4]นี่เป็นปัญหาอีกประการหนึ่งของการใช้ WISE อย่างละเอียด ในคำตอบ MBR ที่นี่ ปัญหาอื่นคือดาวเคราะห์ดวงนั้นอาจไม่ใหญ่พอที่ WISE จะเห็นมันและอยู่ไกลมาก มันอาจจะเย็นและมีอัลเบโด้ต่ำทำให้การตรวจจับโดยตรงยาก

ฉันนำสิ่งนี้มาทั้งหมดเพราะน่าประหลาดใจที่กรณีของ Planet Nine นั้นเกี่ยวข้องกับการตรวจจับดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ที่คุณกล่าวถึงในคำถามของคุณ

HD 106906 b

มีความคล้ายคลึงกันหลายอย่างระหว่างดาวเคราะห์นี้กับดาวเคราะห์เก้า

• HD 106906 b มีวงโคจรที่มีแกนกึ่งหลักอย่างน้อย 650 AU จากการเปรียบเทียบ Planet เก้าคิดว่ามีแกนกึ่งหลักประมาณ 700 AU ตามการประมาณการในกระดาษ ที่กล่าวว่าคุณสมบัติวงโคจรอื่น ๆ ไม่เป็นที่รู้จักสำหรับ HD 106906 b และอาจแตกต่างกัน
• HD 106906 b มีมวลประมาณ 11 เท่ามวลโลก Planet Nine มีมวลประมาณ 10 เท่ามวลโลก

สิ่งหนึ่งที่แตกต่างคือ HD 106906 b อาจเกิดขึ้น ณ ขณะนี้ การกระเจิงเช่นเดียวกับ Planet Nine ที่มีประสบการณ์ดูเหมือนจะไม่น่าเป็นไปได้ ซึ่งหมายความว่าทั้งสองสามารถมีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน - แม้ว่าฉันจะคิดว่าทั้งสองอาจเป็นยักษ์น้ำแข็งหรือซากของมันเมื่อพวกเขาเกิดขึ้น

กล่าวโดยย่อ HD 106906 b อาจคล้ายกับ Planet Nine มากและในขณะที่เราไม่ทราบมากเกี่ยวกับคุณสมบัติทั้งสองดูเหมือนว่าปลอดภัยที่จะกล่าวว่าวิธีการตรวจจับและปัญหาจะคล้ายกัน

Fomalhaut b

Fomalhaut b แตกต่างกันเล็กน้อย แกนกึ่งหลักของมันอยู่ที่ ~ 177 AU ซึ่งเล็กกว่าดาวเคราะห์สองดวงนี้มากและอาจจะอยู่ที่ใดก็ได้ตั้งแต่มวลโลก 10 ดวงจนถึงมวลโลกหลายร้อยดวง

สิ่งที่น่าสนใจมากคือ Fomalhaut b ก็ถูกตรวจจับทางอ้อมเช่นเดียวกับ Planet Nine พบช่องว่างในดิสก์ฝุ่นของ Fomalhaut ซึ่งอาจเกิดจากดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เท่านั้น ต่อมามันถูกถ่ายภาพโดยตรง

การตรวจจับโดยตรงอาจเป็นไปได้ถ้า Fomalhaut b อยู่ในระบบสุริยจักรวาลโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีขนาดและมวลที่มากขึ้น นอกจากนี้มันจะมีผลกระทบอย่างมากกับ TNOs อย่างไรก็ตามมันจะเป็นยักษ์แก๊สไม่ใช่ยักษ์น้ำแข็งดังนั้นจึงยากที่จะอธิบายว่ามันเคลื่อนตัวออกมาได้อย่างไร

ฉันพูดถึงดาวเคราะห์เหล่านั้นเพื่อใช้ทางเบี่ยงเล็กน้อยและพูดคุยเกี่ยวกับสิ่งที่อาจจะเกินกว่าเนปจูน ฉันจะชัดเจนมากขึ้นที่นี่

สิ่งที่อาจจะเกินเนปจูน

• ยักษ์น้ำแข็งเช่น Planet Nine หรือซากของหนึ่ง สิ่งนี้น่าจะเกิดขึ้นใกล้ใกล้ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ซึ่งมีอยู่ในช่วงเวลาที่กำทอนกับดาวเสาร์ เสียงสะท้อนจากดาวเคราะห์ยักษ์อื่น ๆ ก็น่าจะมีอยู่เช่นกัน จากนั้นความไม่แน่นอนทำให้เกิดการสั่นพ้องนำพายักษ์น้ำแข็งเข้ามาทางดาวเสาร์แล้วก็ดาวพฤหัสซึ่งมันแผ่ออกไปด้านนอก สิ่งนี้เปลี่ยนวงโคจรของยักษ์ก๊าซอีกสี่ดวง ฉันพูดคุยเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นคำตอบของฉันอีกซึ่งฉันดูเหมือนจะอ้างอิงอย่างต่อเนื่อง

  ที่กล่าวว่าคำตอบเริ่มต้นไม่ถูกต้องซึ่งฉันได้สังเกตเห็นตั้งแต่และได้รับการแก้ไข การประเมินของ Batygin พบว่า Planet Nine จะถูกผลักออกมาเป็นจำนวนมากหลายล้านล้านปีก่อนที่เสียงสะท้อนจะถูกทำลาย (ตามหลักฐานจากการทิ้งระเบิดสายใหญ่ ) อย่างไรก็ตามนี่ไม่ได้หมายความว่าจะไม่มียักษ์ตัวที่หก การจำลองสถานการณ์Nesvorný & Morbidelli (2012)ที่สำรวจวิวัฒนาการของระบบสุริยะที่มีดาวเคราะห์ยักษ์สี่, ห้าและหกตัวพบว่าผลลัพธ์ที่ดีกับดาวเคราะห์ยักษ์ห้าและหกตัว

• ซุปเปอร์เอิร์ ธหรือมินิดาวเนปจูน ¹นี่คือดาวเคราะห์ที่มีมวลมากที่สุด 10 ดวงในโลก ซุปเปอร์เอิร์ ธ น่าจะเป็นดาวเคราะห์ภาคพื้นดินที่มีชั้นบรรยากาศหนา mini-Neptunes จะเป็นดาวเคราะห์ก๊าซ โปรดทราบว่าชื่อเหล่านี้ไม่ได้พูดอะไรเกี่ยวกับองค์ประกอบของพวกเขา - ตัวอย่างเช่นซุปเปอร์เอิร์ ธ ไม่จำเป็นต้องอยู่อาศัย
• อื่น ๆ อีก. ภูมิภาคยังไม่ได้รับการสำรวจอย่างดีและอาจมีวัตถุที่ไม่คาดฝันอื่น ๆ วัตถุประเภทนี้น่าจะเย็นชาเนื่องจาก WISE (ดูหัวข้อถัดไป) อาจตรวจจับได้

สิ่งที่ไม่สามารถเกินเนปจูนได้

• แก๊สยักษ์ ² กว้างฟิลด์อินฟราเรดสำรวจสำรวจพบไม่มีดาวเสาร์มวลวัตถุถึง 10,000 เหรียญออสเตรเลียและไม่มีดาวพฤหัสบดีมวลวัตถุได้ถึง 26,000 เหรียญออสเตรเลีย

  

  แน่นอนนี่คือนอกเหนือจากดาวเคราะห์อื่น ๆ ที่ไม่สามารถมีอยู่ได้ อย่างไรก็ตามนี่คือสิ่งที่เราน่าจะตรวจพบ Fomalhaut b ในตอนนี้ถ้ามันอยู่ในระบบสุริยะ

ดังนั้นสมมติว่ามีเป็นสิ่งที่อยู่นอกเหนือเกตุวิธีการที่เราสามารถปรับได้หรือไม่ ตอนนี้การดำรงอยู่ของมันได้รับการตั้งสมมติฐานและเรารู้ว่ามันควรจะอยู่ที่ไหนนักดาราศาสตร์สามารถเปลี่ยนกล้องโทรทรรศน์ไปยังตำแหน่งนั้นและใช้การถ่ายภาพโดยตรง

มีการตื่นเต้นบางเพราะกล้องโทรทรรศน์ซูบารุจะนำมาใช้ กล้องโทรทรรศน์ออปติคัลอื่น ๆ (และอาจเป็นอินฟราเรดและความยาวคลื่นอื่น ๆ ) ก็น่าจะถูกนำมาใช้เช่นกัน คำตอบของความยาวคลื่นอะไรที่จะตรวจจับ "ดาวเคราะห์ดวงที่ 9" ที่สุด? (โดยเฉพาะคำตอบของ Rob Jeffries) ระบุว่าความยาวคลื่นแสงและอินฟราเรด / ใกล้อินฟราเรดจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ณ วันนี้ (1/24/2016) เราสามารถคาดเดาได้ว่าจะมีการใช้เครื่องมืออื่นใดอีกและโอกาสที่พวกเขาจะพบดาวเคราะห์ดวงนี้ - ถ้ามีอยู่จริง

ใครจะรู้? อาจเป็นอย่างอื่นที่ไม่คาดคิดจะเปิดขึ้น

^{1 ตอนนี้เราได้เข้าใจถึงสิ่งที่แตกต่างของ Planet Nine คำตอบของฉันกับสิ่งที่ดาวเคราะห์มวลชนิดใดจะเป็นดาวเคราะห์เก้า? ครอบคลุมสิ่งนี้ แต่มีคำตอบที่ดีกว่าสำหรับดาวเคราะห์ที่เก้า - มีอะไรอีกบ้าง กว่าฉัน.
2 ระมัดระวังความแตกต่างระหว่างนั้นน้ำแข็งยักษ์และก๊าซยักษ์}

หากมีดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ WISE ควรสังเกตการณ์ WISEเป็นดาวเทียมอินฟราเรดที่ถ่ายภาพท้องฟ้าทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง:

• มันสามารถตรวจจับสิ่งใดก็ตามที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 70-100 เคลวินในขณะที่ดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักเย็นที่สุดอยู่ในช่วง 100 K (ดูฮิสโตแกรมด้านล่างซึ่งนำมาจากแคตตาล็อกดาวเคราะห์นอกระบบ )
• มันสามารถตรวจจับวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่า 1 กม. ถึง 3 AU จากดวงอาทิตย์หรือวัตถุของมวลดาวพฤหัส 2-3 ดวงในระยะทางสูงถึง 7-10 ปีแสง (ประมาณ 440,000 ถึง 630,000 AU โดยประมาณดูที่นี่และที่นี่ );

ดังนั้นฉันจะบอกว่าการดำรงอยู่ของมันค่อนข้างจะถูกตัดออกตอนนี้