ตำแหน่งดาวเคราะห์ดวงที่ 9?

ฉันเคยเห็นรายงานข่าวจำนวนหนึ่งบ่งชี้ว่ามีดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ในระบบสุริยะของเราบางสิ่งที่มีระยะเวลาโคจรระหว่าง 10k-20k ปีนั่นคือมวลโลก 10 เท่า ฉันไม่ได้เห็นสิ่งบ่งชี้ที่แท้จริงว่าวัตถุนี้น่าจะอยู่ที่ไหน ถ้าฉันเข้าถึงกล้องโทรทรรศน์ที่เพียงพอฉันจะสามารถค้นพบดาวเคราะห์ดวงนี้และฉันจะชี้กล้องไปหามันได้อย่างไร มีความเป็นไปได้สูงเพียงใดหรือที่ไม่เป็นที่รู้จักกันดี

มันมืดเกินไปที่จะมองเห็นได้ในระหว่างการสำรวจตามปกติในช่วงวงโคจรส่วนใหญ่

ปรับปรุง: นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเบิร์นได้จำลองดาวเคราะห์มวลโลก 10 ดวงในวงโคจรที่เสนอเพื่อประเมินความสามารถในการตรวจจับด้วยความแม่นยำมากกว่าความพยายามของฉันด้านล่าง

สิ่งที่เป็นไปได้ก็คือภารกิจของ NASAs WISE อาจจะเห็นดาวเคราะห์ที่มีมวลอย่างน้อย 50 ดวงในวงโคจรที่เสนอและไม่มีการสำรวจในปัจจุบันของเราที่จะมีโอกาสพบมวลของดาวเคราะห์น้อยกว่า 20 ดวงในวงโคจรของมัน พวกเขาวางอุณหภูมิของดาวเคราะห์ที่ 47K เนื่องจากความร้อนที่เหลือจากการก่อตัว ซึ่งจะทำให้มีความสว่าง 1,000 เท่าในอินฟราเรดมากกว่าในแสงที่มองเห็นซึ่งสะท้อนจากดวงอาทิตย์

อย่างไรก็ตามมันควรจะอยู่ในอุ้งมือของLSSTเมื่อมันเสร็จสิ้น (แสงแรก 2019 การดำเนินงานปกติเริ่ม 2022); ดังนั้นคำถามควรได้รับการแก้ไขภายในอีกไม่กี่ปีแม้ว่ามันจะไกลจากวงโคจรของ Batygin และ Brown ที่การค้นหาด้วยกล้องโทรทรรศน์ Subaru ออกมาว่างเปล่า

ความพยายามเริ่มแรกของฉันที่จะให้การประเมินความสามารถตรวจจับได้ต่ำกว่าปกติ กระดาษให้พารามิเตอร์โคจรศักยภาพของสำหรับกึ่งแกนเอกและสำหรับดวงอาทิตย์ที่สุด เนื่องจากกระดาษไม่ได้ให้ตัวพิมพ์ที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับพารามิเตอร์การโคจรฉันจะไปกับกรณีที่รุนแรงที่ทำให้หายากที่สุด การรับค่าผิดปกติที่เป็นไปได้มากที่สุดจากนั้นให้วงโคจรด้วยแกนกึ่งกึ่งใหญ่และ perihelion มี aphelion 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}$

ในการคำนวณความสว่างของวัตถุที่ส่องด้วยแสงสะท้อนปัจจัยการปรับสเกลที่เหมาะสมจะไม่ตกหล่นอย่างที่สามารถสันนิษฐานได้ มันถูกต้องสำหรับวัตถุที่เปล่งแสงของตัวเอง แต่ไม่ใช่สำหรับหนึ่งที่ส่องแสงสะท้อน; สำหรับกรณีนี้การปรับขนาดเช่นเดียวกับการส่งกลับเรดาร์มีความเหมาะสม ว่านี่คือปัจจัยปรับที่ถูกต้องในการใช้งานสามารถสติตรวจสอบขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าแม้จะเป็นที่คล้ายกันในขนาดของดาวเนปจูนเป็นหรี่กว่าดาวยูเรนัสแม้จะเป็นเพียงห่างไกลออกไป:ปรับให้ปัจจัยหรี่ VSสำหรับ 2 1 / r 4 ∼ 6 x 50 % 1 / r 4 5 x 2.25 1 / r $1/r^2$$1/r^4$$\sim 6x$$50\%$$1/r^4$$5x$$2.25$$1/r^2$

การใช้ที่ลดแสง 2400x ที่นั่นทำให้เราลดขนาดลงจากดาวเนปจูนที่แสงสูงสุดหรือขนาด ทำให้เรามีขนาดที่ใหญ่เป็นอันดับที่ในขณะที่ aphelion หรี่แสงสะท้อนลงมาเกือบขนาดเป็นขนาด นั่นคือเทียบเท่ากับดาว faintest มองเห็นได้จากกล้องโทรทรรศน์ 8 เมตร ; ทำให้การค้นพบที่ไม่น่าแปลกใจมากน้อย8.5 16.5 500 AU 20 2800 AU 20 $210~\textrm{AU}\;.$$8.5$$16.5$$500~\textrm{AU}$$20$$2800~\textrm{AU}$$20$$28$

นี่คือสิ่งที่เป็นขอบเขตที่คลุมเครือในทั้งสองทิศทาง พลังงานที่เหลือจากการก่อตัว / วัสดุกัมมันตรังสีในแกนกลางจะให้ความส่องสว่างโดยธรรมชาติ ในระยะทางไกล ๆ นี้อาจสว่างกว่าแสงสะท้อน ฉันไม่รู้วิธีประมาณนี้ อาจเป็นไปได้ว่า Oort Cloud ที่เย็นจัดอาจทำให้ชั้นบรรยากาศเย็นลง ถ้ามันเกิดขึ้นขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางก็จะเล็กกว่ามากและการลดลงของพื้นผิวที่สะท้อนอาจทำให้สลัวลดลงอีกหนึ่งขนาด

ไม่ทราบว่าจะต้องมีการปรับแบบใดฉันจะสมมติว่าทั้งสองปัจจัยยกเลิกไปอย่างสมบูรณ์และทิ้งสมมติฐานเดิมไว้ว่ามันสะท้อนแสงมากเท่าเนปจูนและแสงสะท้อนเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่โดดเด่นสำหรับการคำนวณที่เหลือ .

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

นอกจากนี้ยังอาจเป็นลมเกินไปที่จะถูกตรวจพบผ่านการเคลื่อนไหวที่เหมาะสม แม้ว่าถ้าเราสามารถตรึงวงโคจรของมันลงอย่างแน่นหนาฮับเบิลสามารถยืนยันการเคลื่อนที่ของมันได้

สามารถคำนวณความผิดปกติของวงโคจรเป็น:

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

การต่อหมายเลขให้:

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

เสียบและเป็นเครื่องคิดเลขวงโคจรของดาวหางให้วงโคจรปี e = 0.867 58 , $200~\textrm{AU}$$e = 0.867$$58,000$

ในขณะที่ให้การเคลื่อนไหวที่เหมาะสมโดยเฉลี่ยที่เพราะวงโคจรนั้นประหลาดมากการเคลื่อนไหวที่เหมาะสมที่แท้จริงนั้นแตกต่างกันมาก แต่มันใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ซึ่งค่าของมัน อย่างน้อยที่สุด$22~\textrm{arc-seconds/year}\;,$

กฎของเคปเลอร์บอกเราว่าความเร็วที่ฟีฟ่าได้รับจาก:

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

โดยที่คือ aphelion velocity ในคือแกนกึ่งหลักในและคือ eccentricity โคจรm /$v_a$U , $\mathrm{m/s}\;,$ $a$$\mathrm{AU},$$e$

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

$\textrm{AU/year}:$

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

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

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

$0.05~\textrm{arc seconds};$$\sim 500~\textrm{AU},$

การเคลื่อนไหว Parallax มันจะมีขนาดใหญ่มาก ; อย่างไรก็ตามความท้าทายของการเห็นมันในสถานที่แรกจะยังคงอยู่

ตำแหน่งของวัตถุสมมุติไม่มีความแน่นอนใด ๆ ดังนั้นจึงยากที่จะรู้ว่าจะเล็งกล้องไปที่ใด

กระดาษนำเสนอช่วงกว้างของวงโคจรที่ใดก็ได้จาก 400 ถึง 1,500 AU แกนกึ่งสำคัญกับ perihelion (ใกล้ดวงอาทิตย์) 200-300AU นี่คือเท่าที่ดาวเนปจูน 8 เท่า (ฉันไม่ได้อ่านบทความอย่างใกล้ชิดพอที่จะตัดสินว่าร่างกายจะอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดหรือไม่ในปัจจุบัน; มันอาจจะอยู่ห่างออกไป 1,000 AU หรือ 30 เท่าระยะทางของดาวเนปจูน)

ด้วยมวลของ 10 Earths เราคาดว่าร่างกายจะเป็นรัศมี 2-5 เท่าของโลก - มีขนาดเล็กกว่าเนปจูน

การรวมกันของระยะทางและขนาดแสดงให้เห็นว่าร่างกายน่าจะเงียบกว่าเนปจูนไม่สว่างกว่าขนาด 16.5 ที่ดวงอาทิตย์และมีแนวโน้มที่จะหรี่ลงมาก

อ้างถึงบทความต้นฉบับ :

$\geq \approx 10$

และ

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้นช่วงของพารามิเตอร์ Perturber ที่แม่นยำซึ่งจำเป็นในการทำซ้ำข้อมูลที่น่าพอใจในปัจจุบันนั้นยากที่จะวินิจฉัย อันที่จริงงานเพิ่มเติมจำเป็นต้องเข้าใจการแลกเปลี่ยนระหว่างองค์ประกอบวงโคจรที่สันนิษฐานและมวลรวมถึงการระบุขอบเขตของพื้นที่พารามิเตอร์ที่ไม่สอดคล้องกับข้อมูลที่มีอยู่

ดังนั้นการค้นหาพารามิเตอร์วงโคจรที่เป็นไปได้นั้นอยู่ระหว่างดำเนินการ

Batygin และ Brown สร้างเว็บไซต์ซึ่งอธิบายการค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ในเงื่อนไขที่ชัดเจน พวกเขาทราบเฉพาะต่อไปนี้:

ดวงอาทิตย์ที่สุด (ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด) ใกล้ดวงอาทิตย์ขึ้นในเวลาประมาณ 16 ชั่วโมงซึ่งหมายความว่าตำแหน่งดวงอาทิตย์จะอยู่ตรงหัวในปลายเดือนพฤษภาคม ในทางกลับกันวงโคจรมาถึง aphelion (จุดที่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์) ประมาณ 4 ชั่วโมงหรือเหนือศีรษะตรงปลายเดือนพฤศจิกายน

เพื่อที่จะมองหามันเราควรมองไปที่สุริยุปราคาเน้นไปที่บริเวณเหนือหัวโดยตรงในปลายเดือนพฤศจิกายน โปรดทราบว่านี่เป็นส่วนหนึ่งของท้องฟ้าที่ศูนย์กลางกาแลคซีปรากฏขึ้นด้วย ความโน้มเอียงจะประมาณ 30 องศาบวกหรือลบ 20 ดังนั้นจึงควรค้นหาระยะทางจากสุริยุปราคาด้วย

ถ้าคุณมีกล้องดูดาวเพียงพอคุณสามารถเห็นมันในทางทฤษฎีถ้าคุณดูในสถานที่ที่เหมาะสม (แม้ว่าจะไม่มีใครรู้ว่าสถานที่ที่เหมาะสมอาจอยู่ที่ไหน) แต่ถ้าอยู่ใกล้เฟ็นชั่นมีเพียงกล้องโทรทรรศน์ไม่กี่ตัวในโลก (สมมุติว่ากระจก 8 เมตรหรือใหญ่กว่า) ดังนั้นฉันคิดว่ามันไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่งที่คุณจะเข้าถึงหนึ่งในนั้น