9. gezegenin yeri?

Güneş Sistemimizde 10. gezegenin 10k-20k yılları olan, yani Dünya kütlesinin 10 katı olan bir yörüngeye sahip 9. bir gezegen olduğunu belirten çok sayıda haber olduğunu gördüm . Bu nesnenin nerede olabileceğine dair gerçek bir gösterge görmedim. Yeterli bir teleskobuma erişebilseydim, bu gezegeni bulabilir miydim ve onu bulmak için hangi teleskopu işaret ederdim? Ne kadar uzakta olması muhtemeldir veya iyi bilinmemektedir mi?

Yörüngesinin büyük bir bölümünde normal bir anket sırasında görülmesi çok az.

Güncelleme: Bern Üniversitesi'ndeki bilim adamları, tespit edilen yörüngede tespit edilebilirliğini tahmin etmek için aşağıdaki denememden daha kesin bir şekilde tahmin etmek için, önerilen yörüngede hipotetik bir 10 Dünya kütle gezegeni modellediler .

Sonuç olarak, NASA’nın WISE misyonunun önerilen yörüngede en az 50 Dünya kütlesi gezegeni görmüş olacağı ve mevcut anketlerimizin hiçbirinin yörüngesinin çoğunda 20 dünya kütlesi altında bir tane bulma şansının bulunmadığı yönündedir. Oluşumdaki artık ısı nedeniyle gezegenlerin sıcaklığını 47K'ya koyarlar; kızılötesi ışıkta 1000x daha parlak olan, güneşten yansıyan görünür ışıktan daha parlaktır.

Ancak , tamamlandığında LSST'ye ulaşabilmelidir (ilk ışık 2019, 2022'den itibaren normal işlemler); bu yüzden Batygin ve Brown'dan yeterince uzak olsa da Subaru teleskopu ile aramalarının boş kaldığını öne sürse bile, soru birkaç yıl içinde çözülmeli.

Özgün olarak tespit edilebilecek bir tahmin tahmini elde etme girişimim aşağıdadır. Bu makale , yarı ana eksen için ve perihelion için potansiyel yörünge parametreleri verir . Kağıt, yörüngesel parametreler için en muhtemel bir durumu vermediğinden, bulmayı en zorlaştıran aşırı durumla devam edeceğim. Bundan mümkün olan en eksantrik değerleri almak, bir yarı majör ekseni ve perihelionunun bir yörüngesini verir ve aphelion vardır. 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}$

Yansıtılan ışıkla parlayan bir nesnenin parlaklığını hesaplamak için, uygun ölçeklendirme faktörü, doğal olarak kabul edilebileceği gibi düşüşü değildir . Bu, kendi ışığını yayan bir nesne için doğrudur; ancak yansıtılan ışıkla parlayan biri için değil; Bu durumda, bir radar dönüşünde olduğu gibi aynı ölçeklendirmesi uygundur. Bu kullanım şu şekilde doğru ölçeklendirme faktörü aklı boyutu içindeki olmasına rağmen, Neptün'dür gerçeğine dayanarak kontrol edilebilir sönük tek olmasına rağmen Uranüs'ten uzakta: ölçekleme verir v sönük faktörü için . 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$

Bunun kullanılması,Bu bizi Neptün'den sureli veya büyüklüğünde aşağı indirir . bizi büyüklüğe götürürken, afelion yansıyan ışığı yaklaşık büyüklüğüne indirerek büyüklüğe düşürür . 8 metrelik teleskoptan görülebilen en ufak yıldızlara eşdeğerdir ; keşfedilmemesini daha az şaşırtıcı kılıyor.8,5 16,5 500 AU 20 2800 AU 20 $210~\textrm{AU}\;.$$8.5$$16.5$$500~\textrm{AU}$$20$$2800~\textrm{AU}$$20$$28$

Bu, her iki yönde de bulanık bir sınırdır. Çekirdeğindeki oluşum / radyoaktif malzemeden gelen artık enerji, ona doğal bir parlaklık kazandıracak; aşırı mesafelerde bu, yansıyan ışıktan daha parlak olabilir. Bunu nasıl tahmin edeceğimi bilmiyorum. Oort Cloud'un aşırı soğukluğunun atmosferini dondurabileceği de mümkündür. Bu gerçekleşirse, çapı çok daha küçük olurdu ve yansıtıcı yüzeydeki azalma onu bir iki büyüklük derecesine kadar azaltabilirdi.

Burada ne tür bir ayarlama yapılacağını bilmeden, iki faktörün tamamen ortadan kalktığını varsaymaya başlayacağım ve orijinal varsayımları, Neptün ve yansıtıcı ışığın, benim hesaplarımın geri kalanının aydınlatılmasında olduğu kadar ışık yansıttığını düşündüğü gibi bırakacağım. .

Başvuru için, NASA'nın WISE deneyinden elde edilen veriler , güneşin bir Satürn büyüklüğünde bir karar .$10,000~\textrm{AU}$

Ayrıca uygun hareketlerle tespit edilemeyecek kadar soluk olabilir; Yörüngesini sıkıca aşağıya çekebilirsek, Hubble hareketini onaylayabilir.

Orbital eksantriklik şu şekilde hesaplanabilir:

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

Rakamları girerek:

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

ve gelecek yörünge hesaplayıcısına takmak yıllık bir yörünge verir . e = 0.867 58 , $200~\textrm{AU}$$e = 0.867$$58,000$

Bu, ortalama bir uygun hareket verirken , yörünge oldukça eksantrik olduğundan, gerçek uygun hareket büyük ölçüde değişkenlik gösterir, ancak zamanının büyük bir kısmını değerlerinin olduğu güneşten uzakta geçirir. en azından.$22~\textrm{arc-seconds/year}\;,$

Kepler'in yasaları bize afeliondaki hızın aşağıdakiler tarafından verildiğini söylüyor :

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

burada içinde aphelion hızı yarı-büyük ekseninin ve yörünge merkez arasındaki mesafedir.m /$v_a$Bir A , U , $\mathrm{m/s}\;,$ $a$$\mathrm{AU},$$e$

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

Doğru hareketi hesaplamak için önce hızı birimine dönüştürmeliyiz$\textrm{AU/year}:$

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

Bundan düzgün hareket elde etmek için, hipotenüsünü ve kısa kenarını içeren bir üçgen oluşturun ve ardından dar açıyı elde etmek için trigonometri kullanın. 0.043 $2800~\textrm{AU}$$0.043~\textrm{AU}$

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

Bu Hubble’ın açısal çözünürlüğü dahilindetam olarak nereye bakacağımızı bilseydik, güneşten maksimum uzaklığa yakın olsa bile yörüngesini doğrulayabilirdik. Ancak yörüngesinin çoğundaki aşırı solukluğu, herhangi bir ankette bulunmasının muhtemel olmadığı anlamına gelir. Şanslıysak ve dahilindeyse , ESA'nın GAIA uzay aracı tarafından görülmesi yeterince parlak olurdu , bu durumda önümüzdeki birkaç yıl içinde bunu bulacağız. Ne yazık ki, tüm GAIA verilerinin yapması gereken asgari mesafeyi biraz kısıtlamaktır.$0.05~\textrm{arc seconds};$$\sim 500~\textrm{AU},$

Paralaks hareketi daha büyük olurdu ; ancak, onu ilk başta görmenin zorluğu kalacaktı.

Varsayımsal nesnenin konumu kesin olarak bilinmediğinden teleskopunuzu nereye yönlendireceğinizi bilmek zordur.

Bu makale, 400 ila 1500 AU yarı ana eksenin herhangi bir yerinde geniş bir yörünge mesafeleri yelpazesi sunar, periyodik (güneşe en yakın yaklaşım) 200-300AU. Bu Neptün'ün 8 katı. (Vücudun şu anda yaşama yakın olup olmayacağını belirlemek için yeterince yazı okumadım; 1000 AU uzakta, 30 Neptün mesafesinin 30 katı olabilir.)

10 Dünya kütlesiyle, vücudun Neptün'den biraz daha küçük - Dünya yarıçapının 2-5 katı gibi bir şey olmasını beklerdik.

Uzaklık ve boyut kombinasyonu, vücudun Neptün'den çok daha soluk olduğunu, perihelyondaki 16.5 büyüklüğünden daha parlak olmadığını ve muhtemelen çok daha sönük olacağını göstermektedir.

Orijinal makaleden alıntı :

$\geq \approx 10$

ve

Yukarıda belirtildiği gibi, verileri tatmin edici bir şekilde üretmek için gereken kesin perturber parametreleri aralığının teşhisi zordur. Aslında, varsayılan yörünge elemanları ve kütle arasındaki takasları anlamak ve ayrıca mevcut verilerle uyuşmayan parametre alanı bölgelerini tanımlamak için ek çalışma yapılması gerekmektedir.

Dolayısıyla, muhtemel yörünge parametrelerini bulmak devam eden bir iştir.

Batygin ve Brown , 9. gezegenin aranmasını açık bir şekilde tanımlayan bir web sitesi yaptı . Özellikle aşağıdakilere dikkat ederler:

perihelion (güneşe en yakın yaklaşımı) 16 saat gökyüzünde Sağ Yükseliş etrafında, yani perihelion pozisyonunun Mayıs ayı sonlarında düz bir şekilde yukarı doğru olduğu anlamına gelir. Bunun tersine, yörünge yaklaşık 4 saatte afallığa (güneşten en uzak nokta) veya Kasım ayının sonlarına doğru düz tepeye gelir.

Bu yüzden, aramak için, kişi ekliptik boyunca bakmalı, çoğunlukla Kasım sonlarında doğrudan havai alana yoğunlaşmalıdır. Bunun, galaksi merkezinin de göründüğü gökyüzü kısmı olduğuna dikkat edin. Eğimin 30 derece, artı ya da eksi 20 olduğu tahmin edilmektedir, böylece ekliptikten uzaklığın da aranması gerekir.

Yeterli bir teleskopa erişiminiz varsa, doğru yere bakarsanız (doğru yerin nerede olduğunu bilen olmasa da) teorik olarak görebilirsiniz. Ancak afelion'un yakınında bir yer varsa, dünyada sadece bir avuç yeterli teleskop var (8m veya daha büyük diyelim diyelim), bu yüzden bunlardan birine erişme ihtimalinizin düşük olduğunu düşünüyorum.