ความยาวคลื่นใดที่จะตรวจจับ "ดาวเคราะห์ดวงที่ 9" ได้ดีที่สุด?

เรารู้ว่าแสงอาทิตย์ที่สะท้อนจะทำให้การตรวจจับดาวเคราะห์ดวงที่ 9 นั้นยากมากในแสงที่มองเห็น มีวงอื่นที่จะตรวจจับได้มากกว่านี้หรือไม่? อุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุนี้มีแนวโน้มเป็นอย่างไรและนั่นหมายความว่าอะไรเกี่ยวกับความยาวคลื่นการตรวจจับที่ดีที่สุด

การสะท้อนแสงอาทิตย์โดยตรงเป็นสถานการณ์ที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่เก้าอย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้ถือหากวัตถุนั้นมีอัลเบโด้ต่ำมาก ฉันถือว่าคุณสนใจในสิ่งที่ความยาวคลื่นของโลกจะเปล่งประกาย

สำหรับอุณหภูมิพื้นผิวการหมุนของดาวเคราะห์นั้นสำคัญ ถ้ามันถูกล็อกโดยหันด้านหนึ่งหันไปทางดวงอาทิตย์หรือหมุนช้าๆศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ที่หันหน้าเข้าหาซีกโลกจะแผ่พลังงานออกมามากเท่าที่จะได้รับจากดวงอาทิตย์ ที่ 60 AU ฟลักซ์พลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 0.38 W / m² ด้วยการใช้กฎหมายของสเตฟาน - โบลต์ซมันน์เราได้รับอุณหภูมิพื้นผิวที่สมดุลที่ 51 K (ซึ่งเป็นอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงที่สุดที่เป็นไปได้โดยสมมติว่ามันไม่มีชั้นบรรยากาศ) กฎการกระจัดของ Wienบอกเราว่าการแผ่รังสีจากวัตถุ 51 เคมียอดเขาที่ความยาวคลื่น 57 µm (อินฟาเรด)

สำหรับร่างกายที่หมุนได้อุณหภูมิเส้นศูนย์สูตรคือ 38 K โดยมีการแผ่รังสีสูงสุดที่ 78 µm (ยังคงอินฟาเรด)

การใช้อัลเบโด 0.5 ทำให้พีกส์นั้นมีค่า 68 µm และ 90 µm สำหรับวัตถุที่ไม่หมุนและหมุนได้ตามลำดับ โปรดทราบว่านี่เป็นพื้นที่แถบเส้นศูนย์สูตรเท่านั้นความยาวคลื่นสูงสุดจริงจะสูงขึ้นเล็กน้อยซึ่งอยู่ในสเปกตรัมอินฟาเรดไกล นอกจากนี้ความไม่แน่นอนของการหมุนสูงอัลเบโด้และมวล (มวลมีความสำคัญต่อความร้อนภายใน) ทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับความแม่นยำสูงกว่านั้น

60 au นั้นเป็นระยะใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในแง่ดีสำหรับดาวเคราะห์ที่เก้าดังนั้นสำหรับระยะทางที่เป็นจริงมากกว่าที่บอกว่า 200 au มันเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตมันในสเปกตรัม IR ถ้ามันไม่มีแหล่งความร้อนภายในที่สำคัญ

ดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ที่เป็นไปได้นั้นเชื่อว่ามีมวลประมาณ 10 ดวงของโลกและไม่น่าจะเป็นดาวก๊าซยักษ์ (มันอาจเป็นแกนกลางของยักษ์ก๊าซ เช่นนี้มันจะไม่สร้างความส่องสว่างอย่างมีนัยสำคัญตัวเองและจะเป็นหินหรือมีแนวโน้มมากขึ้นน้ำแข็งในลักษณะ มันจะถูกมองเห็นได้ด้วยแสงสะท้อนเท่านั้น

การพิจารณาสิ่งที่ความยาวคลื่นที่จะค้นหาในสมดุลความไวของเครื่องมือที่อยู่ในมือกับสเปกตรัมน่าจะเป็นของวัตถุ สิ่งนี้จะขึ้นอยู่กับสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และการพึ่งพาความยาวคลื่นของการสะท้อนแสง (albedo)

สำหรับวัตถุที่เป็นน้ำแข็งส่วนใหญ่รวมถึงวัตถุพลูโตและ Trans-Neptunian การสะท้อนแสงจะเพิ่มขึ้นเป็นสีแดงและใกล้อินฟราเรดขณะที่สเปกตรัมของดวงอาทิตย์ขึ้นสูงสุดที่ความยาวคลื่นสั้น สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการค้นหาทำได้ดีที่สุดด้วยเครื่องมือออปติคัลสนามกว้างในแถบ R หรือ r 'ที่ประมาณ 600 nm

ปัจจัยเพิ่มเติมในการค้นหาผู้สมัครคือคุณจะต้องครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ นี่เป็นไปได้เฉพาะที่ความยาวคลื่นแสงและ NIR ยกเว้นว่าวัตถุนั้นสว่างพอในช่วงกลาง IR ที่จะแสดงใน WISE (ซึ่งฉันแน่ใจว่ากำลังตรวจสอบอย่างละเอียด) ข่าวประชาสัมพันธ์ที่ฉันเห็นว่า SUBARU กำลังถูกใช้สำหรับการค้นหา ฉันพนันได้เลยว่าพวกเขากำลังใช้ฟิลด์ครึ่งองศาของ Suprime-Cam ที่ความยาวคลื่นแสงและไม่ใฝ่หาการถ่ายภาพ COM-mid-IR ด้วย COMICS ในช่วง 42x32 arcsecond field!

การยืนยันผู้สมัครควรเป็นเรื่องง่ายเนื่องจากมีความคล้ายคลึงกันอย่างมากและคาดว่าจะมีการเคลื่อนไหวที่เหมาะสม

มีสองวิธีพื้นฐานในการตรวจจับวัตถุดังกล่าว อย่างแรกคือการตรวจจับมันผ่านแสงอาทิตย์ที่สะท้อนกลับ ประการที่สองมาจากความร้อนที่ผลิต เรารู้อยู่แล้วว่าแสงสะท้อนของวัตถุดังกล่าวน่าจะมีขนาดประมาณ 16.5 ในการตรวจสอบอินฟราเรดเราต้องประมาณอุณหภูมิ

อุณหภูมิขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเป็นอย่างมาก เพื่อความเรียบง่ายสมมติว่ามีองค์ประกอบคล้ายกับโลกและถูกสร้างขึ้นในเวลาเดียวกับส่วนที่เหลือของระบบสุริยะ สมมติฐานเหล่านี้อาจไม่ถูกต้อง แต่เป็นไปได้ที่จะกล่าวถึง ความร้อนภายในโลกในความเป็นจริงเป็นอย่างน้อย 50% จากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีตามวิทยาศาสตร์อเมริกา แน่นอนว่านั่นเป็นความร้อนภายในเท่านั้นไม่ใช่ทั้งหมดที่จะทำให้เกิดขึ้นกับพื้นผิว

ดาวเคราะห์ที่นำเสนอนี้ค่อนข้างคล้ายกับ"Rogue Planet"ซึ่งมีดิสก์ก๊าซขนาดเล็กยุบตัวลงสู่ดาวเคราะห์ที่ไม่มีดาวหรือถูกไล่ออกจากระบบโฮสต์ บิตที่ยุติธรรมนั้นยังขึ้นอยู่กับว่ามีดวงจันทร์ขนาดใหญ่ของวัตถุ ถ้าเป็นเช่นนั้นความร้อนจากน้ำขึ้นน้ำลงจะเพิ่มอุณหภูมิของวัตถุอย่างมาก การตัดสินใจเช่นนี้ไม่สามารถทำได้หากไม่มีการสังเกต แต่เป็นไปได้ ชั้นบรรยากาศจะช่วยป้องกันไม่ให้ดาวเคราะห์เย็นเยือก กระดาษสำหรับการตรวจหาดาวเคราะห์โกงมาจากแอ๊บบอตและสวิต พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าวัตถุมวลโลก 3.5 สามารถตรวจจับได้ถ้ามันมาภายใน 1,000 AU โดยเฉพาะในอินฟราเรดไกลโดยมีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 50 เค

บรรทัดล่างก็คงเป็นการดีที่จะพยายามตรวจจับทั้งในอินฟราเรดไกลและที่มองเห็นได้แม้ว่าจะตรวจจับได้ยากก็ตาม ให้ parallax เป็นวิธีหลักในการเคลื่อนที่การตรวจจับควรทำหลายจุดในวงโคจรของโลกน่าจะค้นหาจุดเดียวกันได้ประมาณ 90 วันเพื่อให้โอกาสสูงสุดในการเคลื่อนที่เนื่องจาก Parallax จะปรากฏเฉพาะเมื่อการเคลื่อนไหวของ โลกตั้งฉากกับที่ตั้งของวัตถุ