Posizione del nono pianeta?

Ho visto una serie di notizie che indicano che esiste probabilmente un nono pianeta nel nostro Sistema Solare , qualcosa con un periodo orbitale tra 10k-20k anni, che è 10 volte la massa terrestre. Non ho visto alcuna reale indicazione di dove potrebbe essere questo oggetto. Se avessi accesso a un telescopio sufficiente, sarei in grado di trovare questo pianeta e in che modo punterei un telescopio per trovarlo? Quanto lontano è probabile o non è ben noto?

È troppo debole per essere visto durante un normale rilevamento durante la maggior parte della sua orbita.

Aggiornamento: Gli scienziati dell'Università di Berna hanno modellato un ipotetico pianeta di massa terrestre di 10 nell'orbita proposta per stimare la sua rilevabilità con più precisione del mio tentativo di seguito.

Il risultato è che la missione WISE della NASA avrebbe probabilmente individuato un pianeta di almeno 50 masse terrestri nell'orbita proposta e che nessuna delle nostre attuali indagini avrebbe avuto la possibilità di trovarne una inferiore a 20 masse terrestri nella maggior parte della sua orbita. Hanno messo la temperatura dei pianeti a 47K a causa del calore residuo dalla formazione; che renderebbe 1000 volte più luminoso nell'infrarosso che nella luce visibile riflessa dal sole.

Dovrebbe tuttavia essere a portata di mano dell'LSST una volta completato (prima luce 2019, operazioni normali a partire dal 2022); quindi la domanda dovrebbe essere risolta entro qualche anno, anche se è abbastanza lontana dall'orbita proposta da Batygin e Brown che la loro ricerca con il telescopio Subaru risulta vuota.

Il mio tentativo originale di eseguire un'ondata di stima della rilevabilità è inferiore. Il documento fornisce potenziali parametri orbitali di per l'asse semi maggiore e 200 - 300 UA per il perielio. Poiché il documento non fornisce un caso molto probabile per i parametri orbitali, andrò con il caso estremo che rende più difficile da trovare. Prendendo i valori più eccentrici possibili da quello che dà un'orbita con un asse semi-maggiore di 1500 UA e un perielio ha un afelio di .$400-1500~\textrm{AU}$$200-300~\textrm{AU}$$1500~\textrm{AU}$$200~\textrm{AU}$$2800~\textrm{AU}$

Per calcolare la luminosità di un oggetto che brilla di luce riflessa, il fattore di ridimensionamento corretto non è un decadimento di come si potrebbe ipotizzare ingenuamente. Ciò è corretto per un oggetto che irradia la propria luce; ma non per uno che brilla di luce riflessa; in tal caso è appropriato lo stesso ridimensionamento di un ritorno radar . Che questo sia il fattore di ridimensionamento corretto da usare può essere verificato in base al fatto che nonostante sia simile per dimensioni, Nettuno è più rispetto a Urano nonostante sia solo il più lontano: il ridimensionamento dà un fattore dimmer vs per .$1/r^2$$1/r^4$$\sim 6x$$50\%$$1/r^4$$5x$$2.25$$1/r^2$

Usandolo si ottiene un oscuramento di 2400x aQuesto ci mette giù di magnitudini giù da Nettuno al perielio o magnitudo. ci porta alla magnitudine, mentre un afelio di oscura la luce riflessa da quasi 20 magnitudo a 28 magnitudo. Ciò equivale alle stelle più deboli visibili da un telescopio di 8 metri ; rendendo la sua non scoperta molto meno sorprendente.8.5 16.5 500 UA 20 2800 $210~\textrm{AU}\;.$$8.5$$16.5$$500~\textrm{AU}$$20$$2800~\textrm{AU}$$20$$28$

Questa è una sorta di confine sfocato in entrambe le direzioni. L'energia residua dalla formazione / materiale radioattivo nel suo nucleo gli darà una luminosità innata; a distanze estreme questo potrebbe essere più luminoso della luce riflessa. Non so come stimarlo. È anche possibile che il freddo estremo della Oort Cloud abbia congelato la sua atmosfera. Se ciò accadesse, il suo diametro sarebbe molto più piccolo e la riduzione della superficie riflettente potrebbe oscurarlo di un altro ordine di grandezza o due.

Non sapendo che tipo di regolazione fare qui, suppongo che i due fattori si annullino completamente e lascino le ipotesi originali che riflette la stessa luce di Nettuno e la luce riflettente è la fonte dominante di illuminazione per il resto dei miei calcoli .

Per riferimento, i dati della NASA WISE esperimento ha escluso un corpo Saturn dimensioni all'interno di del sole.$10,000~\textrm{AU}$

È anche probabilmente troppo debole per essere stato rilevato tramite un movimento adeguato; sebbene se riusciamo a bloccare la sua orbita strettamente, Hubble potrebbe confermare il suo movimento.

L'eccentricità orbitale può essere calcolata come:

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

Collegando i numeri si ottiene:

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

Collegamento e di e = 0,867 in una calcolatrice orbita cometaria dà un 58 , 000 l'anno orbita.$200~\textrm{AU}$$e = 0.867$$58,000$

Mentre ciò fornisce un movimento medio corretto di poiché l'orbita è altamente eccentrica, il suo moto proprio reale varia notevolmente, ma trascorre la maggior parte del suo tempo lontano dal sole dove i suoi valori sono al minimo.$22~\textrm{arc-seconds/year}\;,$

Le leggi di Keplero ci dicono che la velocità all'afelio è data da:

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

dove è la velocità dell'afelio in m /$v_a$Una è il semiasse maggiore in A U , ed e è eccentricità orbitale.$\mathrm{m/s}\;,$ $a$$\mathrm{AU},$$e$

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

Per calcolare il moto corretto dobbiamo prima convertire la velocità in unità di $\textrm{AU/year}:$

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

Per ottenere il movimento corretto da ciò, creare un triangolo con un'ipotenusa di e un lato corto di 0,043 UA e quindi utilizzare la trigonometria per ottenere l'angolo stretto.$2800~\textrm{AU}$$0.043~\textrm{AU}$

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

Ciò rientra nella risoluzione angolare di Hubble di quindi se sapessimo esattamente dove guardare potremmo confermare la sua orbita anche se si trova vicino alla sua massima distanza dal sole. Tuttavia, la sua estrema debolezza nella maggior parte della sua orbita significa che è improbabile che sia stato trovato in alcun sondaggio. Se siamo fortunati ed è entro ∼ 500 UA , sarebbe abbastanza luminoso da essere visto dal veicolo spaziale GAIA dell'ESA, nel qual caso lo troveremo nei prossimi anni. Sfortunatamente, è più probabile che tutti i dati GAIA facciano un leggero vincolo alla sua distanza minima.$0.05~\textrm{arc seconds};$$\sim 500~\textrm{AU},$

Il suo movimento di parallasse sarebbe molto più grande ; tuttavia, rimarrebbe la sfida di vederlo effettivamente in primo luogo.

La posizione dell'oggetto ipotetico non è nota con certezza, quindi è difficile sapere dove puntare il telescopio.

Il documento propone una vasta gamma di distanze orbitali ovunque da 400 a 1500 UA semiasse maggiore, con un perielio (approccio più vicino al sole) di 200-300 UA. Questo è 8 volte fino a Nettuno. (Non ho letto l'articolo abbastanza da vicino per determinare se il corpo sarebbe vicino al perielio o meno al momento; potrebbe essere più di 1000 UA, 30 volte la distanza di Nettuno.)

Con una massa di 10 terre, ci aspetteremmo che il corpo sia qualcosa come 2-5 volte il raggio terrestre, un po 'più piccolo di Nettuno.

La combinazione di distanza e dimensione suggerisce che il corpo sarebbe molto più debole di Nettuno, non più luminoso della magnitudine 16,5 al perielio e probabilmente molto più debole.

Citando l' articolo originale :

$\geq \approx 10$

e

Come già accennato in precedenza, la gamma precisa di parametri perturbatori richiesti per riprodurre in modo soddisfacente i dati è attualmente difficile da diagnosticare. In effetti, è necessario un lavoro aggiuntivo per comprendere i compromessi tra gli elementi e la massa orbitali assunti, nonché per identificare regioni dello spazio dei parametri incompatibili con i dati esistenti.

Quindi, scoprire probabili parametri orbitali è in corso di elaborazione.

Batygin e Brown hanno realizzato un sito Web che descrive in modo chiaro la ricerca del nono pianeta. Notano specificamente quanto segue:

perielio (il suo approccio più vicino al sole) a circa un'ascensione retta nel cielo di 16 ore, il che significa che la posizione del perielio è dritta in testa alla fine di maggio. Al contrario, l'orbita arriva ad afelio (il punto più lontano dal sole) a circa 4 ore, o dritto sopra la fine di novembre.

Quindi, per cercarlo, si dovrebbe guardare lungo l'eclittica, concentrandosi principalmente sull'area direttamente in testa alla fine di novembre. Nota che questa è la parte del cielo in cui appare anche il centro galattico. L'inclinazione è stimata in 30 gradi, più o meno 20, quindi anche la distanza dall'eclittica dovrebbe essere cercata.

Se avessi accesso a un telescopio sufficiente, teoricamente potresti vederlo, se guardassi nel posto giusto (anche se nessuno sa dove potrebbe essere il posto giusto). Ma se è vicino ad Afelion ci sono solo una manciata di telescopi sufficienti al mondo (diciamo uno specchio da 8m o più grande), quindi penso sia altamente improbabile che tu abbia accesso a uno di essi.