Các hành tinh xuyên sao Hải Vương giả định quay quanh Mặt trời

Hành tinh HD 106906 b được tìm thấy ở 650 AU từ ngôi sao của nó, một ngôi sao không quá khác biệt so với Mặt trời. Fomalhaut b cũng là một hành tinh trẻ đang quay quanh rất xa ngôi sao của nó.

Hai hành tinh này được phát hiện chủ yếu vì chúng đủ trẻ để vẫn đủ nóng để nhìn thấy trong tia hồng ngoại. Tôi nghĩ rằng các hành tinh cũ trong quỹ đạo rất cao sẽ có nhiệt độ dưới 10K, và do đó có màu đen và vô hình.

Một số người đồng ý với giả thuyết rằng, trong Hệ Mặt trời của chúng ta, ở đâu đó ngoài Sao Hải Vương, một số hành tinh không lùn có thể quay quanh Mặt trời. Sự tồn tại của HD 106906 b và Fomalhaut b cho thấy điều này là có thể. Tỷ lệ cược mà chúng ta có thể tìm thấy ít nhất một trong số các hành tinh này trong Hệ Mặt Trời của chúng ta là gì? Nếu chúng tồn tại, làm thế nào chúng ta có thể tìm thấy chúng?

Phát hiện gần đây về Planet Nine của Batygin & Brown (2016) đã gây xôn xao dư luận, trong cộng đồng thiên văn học, Trao đổi ngăn xếp thiên văn và phần còn lại của thế giới. Tất nhiên, điều này một phần là do bất kỳ đề cập nào về một khám phá như vậy sẽ gây xôn xao, nhưng nó cũng một phần là do xác suất được yêu cầu nếu các chuyển động của các Vật thể xuyên sao Hải (TNO) hoàn toàn là tình cờ: 0,007% , hoặc 1 trong 14.000, trong đó tương ứng với một xác suất ~ 3,8 $\sigma$ .

Điều đó nói rằng, xác suất thực tế mà hành tinh này tồn tại thấp hơn một chút - 90%, theo Brown , và 68,3%, theo Greg Smilelin , một nhà thiên văn học tại UC-Santa Cruz, người biết về kết quả trước khi xuất bản bài báo. Sự khác biệt giữa các tỷ lệ cược này và tỷ lệ cược được đề cập trong bài báo là do có lẽ có những yếu tố đóng góp khác có thể gây ra sự chuyển động của TNOs - và những con số không chính thức này giống như dự đoán hơn là ước tính.

Câu trả lời cho Tại sao "Hành tinh thứ 9" chưa được phát hiện? đã đưa ra một loạt các phương pháp sẽ không hiệu quả trong trường hợp Hành tinh Chín và tại sao chúng không hiệu quả. Bên cạnh khả năng rõ ràng là Hành tinh Chín không tồn tại, đây là một số trong số chúng:

• Nó có thể bị nhầm lẫn với một ngôi sao nền, hòa quyện với Dải Ngân hà. ^[1]
• Nó ở rất xa và mờ - có lẽ là một vật thể có cường độ ^thứ 22 . ^{[1] , [2]}
• Hầu hết các phương pháp phát hiện ngoại hành tinh sẽ không hoạt động, bao gồm ^[3]
  • Vận tốc hướng tâm.
  • Quá cảnh.
  • Vi trọng lực
  • Hình ảnh trực tiếp.
• Các khảo sát trước đây không nhìn đủ sâu, sâu nhưng ở các khu vực khác trên bầu trời hoặc bao gồm các bước sóng mà hành tinh này không xuất hiện. ^[4] Đây là một vấn đề khác khi sử dụng chi tiết WISE trong câu trả lời của MBR ở đây . Vấn đề khác là hành tinh này có lẽ không đủ lớn để WISE nhìn thấy nó, và ở rất xa. Nó cũng có thể lạnh và có suất phản chiếu thấp, khiến việc phát hiện trực tiếp trở nên khó khăn.

Tôi đưa ra tất cả những điều này bởi vì, đáng ngạc nhiên, trường hợp của Planet Nine rất phù hợp với việc phát hiện các hành tinh khác mà bạn đề cập trong câu hỏi của bạn.

HD 106906 b

Có một số điểm tương đồng ở đây giữa hành tinh này và hành tinh Nine.

• HD 106906 b có quỹ đạo với trục bán chính ít nhất là 650 AU. Để so sánh, Planet Nine được cho là có trục bán chính khoảng 700 AU, theo ước tính trong bài báo. Điều đó nói rằng, các đặc tính quỹ đạo khác không xác định đối với HD 106906 b và có thể khác nhau.
• HD 106906 b có khối lượng khoảng 11 khối Trái đất; Hành tinh Nine có khối lượng khoảng 10 khối Trái đất.

Một sự khác biệt là HD 106906 b có thể đã hình thành tại thời điểm hiện tại. Sự tán xạ, giống như hành tinh Nine có kinh nghiệm, dường như là không thể. Điều này có nghĩa là cả hai có thể có các tác phẩm khác nhau - mặc dù tôi sẽ nghĩ rằng cả hai có thể là những người khổng lồ băng hoặc phần còn lại của chúng, được đưa ra ở nơi chúng hình thành.

Nói tóm lại, HD 106906 b có thể rất giống với Planet Nine và trong khi chúng ta không biết nhiều về một trong hai tài sản, có vẻ an toàn khi nói rằng các phương pháp phát hiện và các vấn đề sẽ tương tự nhau.

Fomalhaut b

Fomalhaut b có một chút khác biệt. Trục bán chính của nó là ~ 177 AU - nhỏ hơn nhiều so với hai hành tinh khác - và có thể ở bất cứ nơi nào từ 10 khối lượng Trái đất đến vài trăm khối lượng Trái đất.

Điều thú vị là, Fomalhaut b cũng được phát hiện gián tiếp, giống như Planet Nine. Một khoảng trống được tìm thấy trong đĩa bụi của Fomalhaut, thứ chỉ có thể được gây ra bởi một hành tinh lớn. Sau đó, nó được chụp trực tiếp.

Phát hiện trực tiếp có thể có thể nếu Fomalhaut b ở trong Hệ mặt trời, đặc biệt là với kích thước và khối lượng lớn hơn. Ngoài ra, nó sẽ có tác động rất lớn đến TNOs. Tuy nhiên, nó sẽ là một người khổng lồ khí, không phải là một người khổng lồ băng, vì vậy rất khó để giải thích làm thế nào nó di chuyển ra ngoài cho đến nay.

Tôi đã thảo luận về những hành tinh đó để đi đường vòng nhẹ và nói về những gì có thể (và có thể không) nằm ngoài Sao Hải Vương. Tôi sẽ nói rõ hơn ở đây.

Những gì có thể vượt ra ngoài sao Hải Vương

• Một người khổng lồ băng, như Hành tinh Chín, hoặc phần còn lại của một người. Điều này sẽ được hình thành gần hơn ở gần Sao Mộc và Sao Thổ, tồn tại trong thời kỳ cộng hưởng với Sao Thổ. Những cộng hưởng hành tinh khổng lồ khác cũng sẽ tồn tại. Sau đó, một sự bất ổn đã phá vỡ các cộng hưởng, đưa người khổng lồ băng vào phía trước Sao Thổ và sau đó là Sao Mộc, nơi nó bị ném ra ngoài. Điều này đã thay đổi quỹ đạo của bốn gã khổng lồ khí khác. Tôi đã nói về điều này là một câu trả lời khác của tôi , mà tôi dường như liên tục tham khảo.

  Điều đó nói rằng, câu trả lời ban đầu là không chính xác, mà tôi đã lưu ý, và đã được sửa đổi. Ước tính của Batygin cho thấy Hành tinh Nine sẽ bị đẩy ra rất nhiều, hàng triệu năm trước khi các cộng hưởng được cho là bị phá vỡ (theo bằng chứng từ Vụ đánh bom nặng nề muộn ). Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là không thể có người khổng lồ thứ sáu. Mô phỏng Nesvorný & Morbidelli (2012) đã khám phá sự phát triển của Hệ Mặt trời với bốn, năm và sáu hành tinh khổng lồ đã tìm thấy một số kết quả tốt với năm và sáu hành tinh khổng lồ.

• Một siêu trái đất hoặc sao Hải Vương nhỏ . ¹ Đây là những hành tinh có nhiều nhất là 10 khối Trái đất. Siêu Trái đất sẽ là các hành tinh trên mặt đất với bầu khí quyển dày; Sao Hải Vương nhỏ sẽ là các hành tinh khí. Lưu ý rằng những cái tên này không nói gì khác về các tác phẩm của chúng - ví dụ, siêu Trái đất không nhất thiết phải ở được.
• Thứ gì khác. Khu vực này chưa được khám phá tốt, và có thể có một số đối tượng không lường trước khác. Loại đối tượng này có thể sẽ lạnh, vì WISE (xem phần tiếp theo) có thể đã phát hiện ra nó.

Những gì không thể vượt ra ngoài sao Hải Vương

• Một người khổng lồ khí. ² Nhà thám hiểm khảo sát hồng ngoại trường rộng không tìm thấy vật thể có khối lượng Sao Thổ lên tới 10.000 AU và không có vật thể có khối lượng Sao Mộc nào lên tới 26.000 AU .

  

  Tất nhiên, điều này là bên cạnh nhiều hành tinh khác không thể tồn tại . Dù sao, đây là lúc chúng ta rất có thể đã phát hiện ra Fomalhaut b, nếu nó ở trong Hệ mặt trời.

Vì vậy, giả sử rằng có là một cái gì đó xa hơn Neptune, làm thế nào chúng ta có thể tinh nó? Chà, bây giờ sự tồn tại của nó đã được đưa ra giả thuyết và chúng ta biết nó nên ở đâu, các nhà thiên văn học có thể quay kính viễn vọng về vị trí đó và sử dụng hình ảnh trực tiếp.

Đã có một số phấn khích vì Kính thiên văn Subaru sẽ được sử dụng . Các kính thiên văn quang học (và có thể là hồng ngoại và các bước sóng khác) rất có thể cũng sẽ được sử dụng. Đáp án cho bước sóng nào để phát hiện tốt nhất "hành tinh thứ 9"? (đặc biệt là câu trả lời của Rob Jeffries) chỉ ra rằng bước sóng quang học và hồng ngoại / gần hồng ngoại sẽ là lựa chọn tốt nhất. Kể từ hôm nay (1/24/2016), chúng ta chỉ có thể suy đoán về những công cụ khác sẽ được sử dụng và cơ hội tìm thấy hành tinh này - nếu nó tồn tại.

Ai biết? Có thể một cái gì đó bất ngờ sẽ bật lên.

^{1 Bây giờ chúng ta đi vào những điều khác nhau mà Planet Nine có thể. Câu trả lời của tôi cho loại hành tinh có khối lượng hành tinh nào sẽ là hành tinh Nine? bao gồm điều này, nhưng có câu trả lời tốt hơn cho hành tinh thứ chín - nó có thể là gì khác? hơn của tôi
2 Hãy cẩn thận về sự khác biệt giữa người khổng lồ băng và người khổng lồ khí .}

Nếu một hành tinh như vậy tồn tại, WISE nên quan sát nó. WISE là một vệ tinh hồng ngoại chụp ảnh toàn bộ bầu trời. Đặc biệt:

• nó có thể phát hiện bất cứ thứ gì có nhiệt độ trên 70-100 K, trong khi các ngoại hành tinh được biết đến thú vị nhất nằm trong phạm vi 100 K (xem biểu đồ bên dưới, được lấy từ Danh mục Exoplanets );
• nó có thể phát hiện các vật thể lớn hơn 1km đến 3 AU từ Mặt trời, hoặc các vật thể có khối lượng 2-3 sao Mộc trong khoảng cách lên tới 7-10 năm ánh sáng (khoảng từ 440.000 đến 630.000 AU, xem tại đây và tại đây );

Vì vậy, tôi sẽ nói rằng sự tồn tại của nó hiện đang bị loại trừ.