Bước sóng nào để phát hiện tốt nhất hành tinh thứ 9 của Nhật Bản?

Chúng ta biết rằng ánh sáng mặt trời phản chiếu sẽ khiến việc phát hiện hành tinh thứ 9 trở nên rất khó khăn trong ánh sáng khả kiến. Có một ban nhạc khác sẽ có nhiều khả năng phát hiện ra nó? Nhiệt độ bề mặt của vật thể này có khả năng là bao nhiêu và điều đó có nghĩa gì về bước sóng phát hiện tối ưu của nó?

Phản xạ trực tiếp của ánh sáng mặt trời là kịch bản rất có thể cho một khám phá hành tinh thứ chín, tuy nhiên điều đó không giữ được nếu vật thể có suất phản chiếu rất thấp. Tôi giả sử bạn quan tâm đến những bước sóng mà hành tinh sẽ tỏa ra.

Đối với nhiệt độ bề mặt, sự quay của hành tinh rất quan trọng. Nếu nó bị khóa với một mặt hướng về phía mặt trời, hoặc quay rất chậm, trung tâm của mặt trời đối diện với bán cầu sẽ tỏa ra nhiều năng lượng như nó nhận được từ Mặt trời. Ở mức 60 AU, thông lượng mặt trời khoảng 0,38 W / m2. Sử dụng định luật Stefan-Boltzmann , chúng ta thu được nhiệt độ bề mặt cân bằng là 51 K (đó là nhiệt độ bề mặt cao nhất có thể, giả sử nó không có bầu khí quyển). Luật dịch chuyển của Vienna cho chúng ta biết rằng bức xạ từ một vật thể 51 k đạt cực đại ở bước sóng 57 Thaym (hồng ngoại).

Đối với một cơ thể quay, nhiệt độ đường xích đạo là 38 K, với cực đại bức xạ ở mức 78 Laum (vẫn là hồng ngoại).

Sử dụng một suất phản chiếu 0,5, các đỉnh lần lượt là 68 Pha và 90 Pha cho một cơ thể không quay và xoay tương ứng. Lưu ý rằng đây chỉ dành cho vùng xích đạo, bước sóng cực đại thực tế sẽ cao hơn một chút, thuộc phổ hồng ngoại xa. Ngoài ra, độ không chắc chắn cao của xoay, albedo và khối lượng (khối lượng rất quan trọng đối với nhiệt bên trong), khiến cho không thể có được độ chính xác cao hơn thế

60 au là khoảng cách perihelion rất lạc quan cho hành tinh thứ chín, vì vậy đối với khoảng cách thực tế hơn là 200 au, không thể quan sát nó trong phổ IR, nếu nó không có nguồn nhiệt bên trong đáng kể.

Hành tinh 9 có thể được cho là có khối lượng khoảng 10 Trái đất và không có khả năng là một người khổng lồ khí (nó có thể là cốt lõi của một người khổng lồ khí "bị gián đoạn"). Như vậy, nó sẽ không tự tạo ra độ sáng đáng kể và sẽ bị đá, hoặc nhiều khả năng, băng giá trong tính cách. Do đó, nó sẽ chỉ được nhìn thấy bởi ánh sáng phản chiếu.

Việc xem xét bước sóng nào để tìm kiếm cân bằng độ nhạy của các thiết bị trong tầm tay với phổ khả năng của vật thể. Điều này lần lượt phụ thuộc vào phổ mặt trời và sự phụ thuộc bước sóng của độ phản xạ (albedo).

Đối với hầu hết các vật thể băng giá, bao gồm các vật thể Sao Diêm Vương và Sao Hải Vương, độ phản xạ tăng lên màu đỏ và gần hồng ngoại, trong khi các phổ mặt trời đạt cực đại ở bước sóng ngắn hơn. Điều này cho thấy các tìm kiếm được thực hiện tốt nhất với các dụng cụ quang học trường rộng trong các dải R hoặc r at ở khoảng 600nm.

Một yếu tố nữa trong việc tìm kiếm một ứng cử viên là bạn sẽ phải bao quát một khu vực rộng lớn. Điều này chỉ khả thi ở bước sóng quang và NIR trừ khi đối tượng đủ sáng ở giữa IR để hiển thị trong WISE (mà tôi chắc chắn đang được kiểm tra kỹ lưỡng). Một thông cáo báo chí mà tôi thấy SUBARU đang được sử dụng để tìm kiếm. Tôi cá là họ đang sử dụng trường Suprime-Cam nửa độ ở bước sóng quang và không theo đuổi hình ảnh giữa IRICS COMICS với trường 42x32 arcsecond !

Xác nhận một ứng cử viên phải dễ dàng, được đưa ra thị sai rất lớn và chuyển động thích hợp dự kiến.

Có hai cách cơ bản để phát hiện một đối tượng như vậy. Đầu tiên là phát hiện nó thông qua ánh sáng mặt trời phản chiếu. Thứ hai là từ sức nóng mà nó tạo ra. Chúng ta đã biết rằng ánh sáng phản xạ của một vật thể như vậy có thể sẽ ở khoảng 16,5 độ. Để xác định hồng ngoại, chúng ta phải ước tính nhiệt độ

Nhiệt độ rất nhiều phụ thuộc vào thành phần. Để đơn giản, hãy giả sử một thành phần tương tự Trái đất và được tạo ra cùng thời gian với phần còn lại của Hệ mặt trời. Những giả định này có thể không chứng minh được là hợp lệ, nhưng chúng nằm trong số các khả năng được thảo luận. Trên thực tế, nhiệt độ bên trong trái đất ít nhất là 50% từ sự phân rã phóng xạ, theo Science America . Tất nhiên, đó chỉ là nhiệt bên trong, không phải tất cả những thứ đó sẽ làm cho nó nổi lên bề mặt.

Hành tinh được đề xuất này có phần giống với "Hành tinh Rogue" , nơi một đĩa khí nhỏ rơi xuống một hành tinh không có ngôi sao hoặc bị đẩy ra khỏi hệ thống máy chủ của chúng. Một chút công bằng cũng phụ thuộc vào nếu có một mặt trăng khá lớn của đối tượng. Nếu vậy, sưởi ấm thủy triều sẽ làm tăng đáng kể nhiệt độ của vật thể. Bất kỳ quyết tâm như vậy không thể được thực hiện mà không cần quan sát, nhưng nó có thể. Một bầu không khí cũng sẽ giúp hành tinh không bị đóng băng. Một bài báo để phát hiện các hành tinh giả mạo đến từ Abbott và Switzer. Họ đưa ra giả thuyết rằng một vật thể có khối lượng 3,5 Trái đất có thể được phát hiện nếu nó xuất hiện trong phạm vi 1000 AU, đặc biệt là ở vùng hồng ngoại xa, với nhiệt độ bề mặt khoảng 50 K.

Điểm mấu chốt, có lẽ sẽ là khôn ngoan khi cố gắng phát hiện cả trong vùng hồng ngoại xa, cũng như có thể nhìn thấy, mặc dù có thể khó phát hiện, ngay cả khi đó. Lấy thị sai là phương tiện chuyển động chính, việc phát hiện nên được thực hiện tại một số điểm trên quỹ đạo Trái đất, có lẽ cùng một điểm nên được tìm kiếm cách nhau khoảng 90 ngày để có cơ hội di chuyển tối đa, vì thị sai chỉ có thể nhìn thấy nếu chuyển động của Trái đất vuông góc với vị trí của vật thể.