Quale lunghezza d'onda per rilevare meglio il "nono pianeta"?


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Sappiamo che la luce solare riflessa renderà molto difficile il rilevamento del nono pianeta nella luce visibile. C'è un'altra band che avrà maggiori probabilità di rilevarla? Qual è la temperatura superficiale di questo oggetto probabile e cosa significherebbe per la sua lunghezza d'onda di rilevamento ottimale?


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Se esiste .
David Hammen,

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Anche se non esiste, porre una domanda come questa aiuta a decidere se effettivamente esiste.
PearsonArtPhoto,

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Questa è davvero una domanda separata, suggerirei di chiederti perché WISE non ha rilevato questo oggetto, il che potrebbe portare a qualche discussione interessante.
PearsonArtPhoto,

4
Tutte le scommesse sono disattivate se questo presunto nono pianeta è un pianeta canaglia catturato magicamente che è molto più antico del sistema solare. In tal caso, si sarà raffreddato allo stato di quasi invisibilità.
David Hammen,

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@DavidHammen Sì, non c'è "Saturno" entro 10.000 au. Ma questo possibile pianeta 9 probabilmente non è un gigante gassoso. A meno che non fosse significativamente riscaldato dalla radioattività o dalle maree in qualche modo (vedi risposte sotto), non poteva essere visto da WISE a 1000 au (la sua temperatura di equilibrio sarebbe troppo bassa). Forse questo è il motivo (non ho ancora visto nessun documento), perché gli autori dicono che probabilmente non è un gigante gassoso. Hai un riferimento / URL per dove viene eseguito un calcolo per un oggetto di dimensioni Nettuno in WISE? Posso trovare solo limiti per Giove / Saturno.
Rob Jeffries,

Risposte:


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Il riflesso diretto della luce solare è lo scenario più probabile per una scoperta del nono pianeta, ma ciò non vale se l'oggetto ha un albedo molto basso. Presumo che tu sia interessato a quali lunghezze d'onda il pianeta irradierebbe.

Per la temperatura superficiale, la rotazione del pianeta è importante. Se è bloccato con un lato rivolto verso il sole o ruota molto lentamente, il centro del sole rivolto verso l'emisfero irradia tutta l'energia che riceve dal sole. A 60 UA, il flusso solare è di circa 0,38 W / m². Usando la legge di Stefan-Boltzmann , otteniamo una temperatura superficiale di equilibrio di 51 K (che è la massima temperatura superficiale possibile, supponendo che non abbia atmosfera). La legge di spostamento di Wien ci dice che le radiazioni di un oggetto di 51 k raggiungono un picco a una lunghezza d'onda di 57 µm (infrarossi).

Per un corpo rotante, la temperatura dell'equatore è di 38 K, con un picco di radiazione a 78 µm (ancora a infrarossi).

Usando un albedo di 0,5, i picchi sono rispettivamente 68 µm e 90 µm per un corpo non rotante e un corpo rotante. Si noti che questo vale solo per la regione dell'equatore, la lunghezza d'onda di picco effettiva sarà un po 'più alta, appartenendo allo spettro infrarosso lontano. Inoltre, l'elevata incertezza di rotazione, albedo e massa (la massa è importante per il calore interno), rende impossibile ottenere una precisione superiore a quella

60 au è una distanza del perielio molto ottimista per il nono pianeta, quindi per una distanza più realistica di 200 au, non è possibile osservarlo nello spettro IR, se non ha una fonte di calore interna significativa.


Interessante, anche se credo che il decadimento radioattivo, tra gli altri fattori, possa anche influenzare significativamente il calore superficiale.
PearsonArtPhoto,

Devi considerare quanto sia difficile misurare qualcosa a quelle lunghezze d'onda. Avresti bisogno di un telescopio spaziale IR criogenico funzionante per una cosa.
Rob Jeffries,

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Il possibile pianeta 9 è molto più lontano di 60 au? Sarà rilevabile nell'IR solo se ha una sorta di generazione interna di calore.
Rob Jeffries,

60 au è il caso migliore
Hohmannfan,

Devo dire che non ho ancora sentito parlare di 60 UA in uso, anche come distanza del perielio. Le cifre che ho visto sono facilmente tra le centinaia di UA. Sono curioso di sapere la tua fonte per questo. Questo è solo un punto minore, forse - forse.
HDE 226868

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Si pensa che il possibile pianeta 9 sia di circa 10 masse terrestri ed è improbabile che sia un gigante gassoso (potrebbe essere il nucleo di un gigante gassoso "interrotto"). Come tale, non genererà una luminosità significativa e sarebbe di carattere roccioso, o più probabilmente, ghiacciato. Sarebbe quindi visibile solo alla luce riflessa.

Le considerazioni su quale lunghezza d'onda cercare in equilibrio la sensibilità degli strumenti a portata di mano con il probabile spettro dell'oggetto. Questo a sua volta dipende dallo spettro solare e dalla dipendenza dalla lunghezza d'onda della riflettività (albedo).

Per la maggior parte degli oggetti ghiacciati, inclusi gli oggetti Plutone e Trans-Nettuniano, la riflettanza aumenta al rosso e al vicino infrarosso, mentre lo spettro solare raggiunge picchi a lunghezze d'onda più brevi. Ciò suggerisce che le ricerche vengano eseguite meglio con strumenti ottici a largo campo nelle bande R o r a circa 600 nm.

Un ulteriore fattore nel trovare un candidato è che dovrai coprire una vasta area. Questo è possibile solo a lunghezze d'onda ottiche e NIR a meno che l'oggetto non sia abbastanza luminoso nella metà IR per apparire in WISE (che sono sicuro che verrà controllato accuratamente). Un comunicato stampa che ho visto dice che SUBARU è stato utilizzato per la ricerca. Scommetto che stanno usando il campo di mezzo grado di Suprime-Cam a lunghezze d'onda ottiche e non perseguono l'imaging COM IR a metà IR con il suo campo d' arco di 42x32 secondi !

Confermare un candidato dovrebbe essere facile, data l'enorme parallasse e il movimento adeguato previsto.


Non sono sicuro che le osservazioni kbo sarebbero valide. Si prevede che questo oggetto sia molto più grande di un tipico kbo ...
PearsonArtPhoto

@PearsonArtPhoto Sentiti libero di creare il tuo spettro di riflessione. Anche se fosse piatto, questo potrebbe spostare l'intervallo di ricerca solo sulle bande V o g.
Rob Jeffries,

Lo spettro di riflettanza è probabilmente vicino, te lo darò, ma sono un po 'più scettico sulle possibilità di rilevamento IR termico. Vedi la mia risposta
PearsonArtPhoto,

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Esistono due modi di base per rilevare un tale oggetto. Il primo è quello di rilevarlo attraverso la luce solare riflessa. Il secondo è dal calore che produce. Sappiamo già che la luce riflessa di un tale oggetto probabilmente sarebbe intorno a una grandezza di 16,5. Per determinare l'infrarosso, dobbiamo stimare la temperatura

La temperatura dipende molto dalla composizione. Per semplicità, ipotizziamo una composizione simile alla Terra ed è stata creata all'incirca nello stesso periodo del resto del Sistema Solare. Queste ipotesi potrebbero non dimostrarsi valide, ma sono tra le possibilità discusse. Il calore interno della Terra, infatti, è almeno del 50% dal decadimento radioattivo, secondo Scientific America . Certo, questo è solo il calore interno, non tutto ciò arriverà in superficie.

Questo pianeta proposto è in qualche modo simile a un "Pianeta criminale" , in cui un piccolo disco di gas è collassato in un pianeta senza una stella o è stato espulso dal loro sistema ospite. Un bel po 'dipende anche dalla presenza di una luna considerevole dell'oggetto. In tal caso, il riscaldamento delle maree aumenterebbe notevolmente la temperatura dell'oggetto. Una tale determinazione non può essere fatta senza osservazione, ma è possibile. Un'atmosfera aiuterebbe anche a impedire il congelamento del pianeta. Un documento per la rilevazione di pianeti canaglia viene da Abbott e Svizzera. Ipotizzano che un oggetto di massa terrestre 3,5 potrebbe essere rilevato se si trova entro 1000 UA, in particolare nell'infrarosso lontano, con una temperatura superficiale di circa 50 K.

In conclusione, sarebbe probabilmente saggio provare a rilevare sia l'infrarosso lontano, sia il visibile, anche se potrebbe essere difficile da rilevare, anche allora. Dato la parallasse come mezzo principale di movimento, la rilevazione dovrebbe essere effettuata in diversi punti dell'orbita terrestre, probabilmente lo stesso punto dovrebbe essere cercato a circa 90 giorni di distanza per dare la massima opportunità di movimento, poiché la parallasse sarebbe visibile solo se il movimento di la Terra era perpendicolare alla posizione dell'oggetto.


Un terzo metodo sarebbe quello di scoprire molte altre comete (o TNO o KBO) che hanno avuto le loro orbite modellate da questo nono ragazzo. Anche se direttamente non osservato, un pianeta come questo diventerà più reale se le prove si accumulano. E i telescopi spaziali di rilevamento IR, e forse altri telescopi di rilevamento, in cantiere dovrebbero migliorare di molto la rilevabilità delle sue "vittime".
LocalFluff,

Abbastanza vero, ma nessuno lo considererà risolto fino a quando non ne avranno scoperto. Tutto ciò che ulteriori prove realmente fanno è ridurre la parte del cielo per cercarla.
PearsonArtPhoto,

Non credo che ci siano strutture di tipo IR lontano e questo deve essere preso in considerazione. Certo, cercatelo nell'IR lontano dopo che è stato trovato. La ricerca sta avvenendo con Subaru secondo il comunicato stampa. La mia ipotesi è che stiano usando il campo a mezzo grado della SuprimeCam ottica e non l'arcsec 42x32 della videocamera COMICS a infrarossi vicini e medi!
Rob Jeffries,

Non sono sicuro di quanto sia realistico questo approccio, ma in teoria non saresti in grado di trovare Planet9 cercando oggetti nascosti? Con questo voglio dire, fare confronti del cielo e trovare oggetti che mancano che normalmente dovrebbero essere visibili.
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