На какой длине волны лучше всего обнаружить «9-ю планету»?

Предполагается, что возможная планета 9 имеет массу около 10 масс Земли и вряд ли является газовым гигантом (может быть ядром «прерванного» газового гиганта). Таким образом, он сам не будет генерировать значительной светимости и будет скалистым или, что более вероятно, ледяным по своему характеру. Таким образом, он будет виден только в отраженном свете.

Соображения относительно того, на какой длине волны искать, уравновешивают чувствительность имеющихся инструментов с вероятным спектром объекта. Это, в свою очередь, зависит от солнечного спектра и зависимости отражательной способности (альбедо) от длины волны.

Для большинства ледяных объектов, включая объекты Плутона и Транснептуна, коэффициент отражения увеличивается до красного и ближнего инфракрасного, в то время как пик солнечного спектра приходится на более короткие длины волн. Это говорит о том, что поиск лучше всего проводить с помощью широкопольных оптических инструментов в диапазонах R или r' около 600 нм.

Еще одним фактором при поиске кандидата является то, что вам придется охватить большую территорию. Это возможно только в оптическом и ближнем ИК-диапазонах, если только объект не был достаточно ярким в среднем ИК-диапазоне, чтобы его можно было увидеть в WISE (который, я уверен, тщательно проверяется). В пресс-релизе, который я видел, говорилось, что для поиска используется SUBARU. Могу поспорить, что они используют полуградусное поле Suprime-Cam на оптических длинах волн и не преследуют COMICS в среднем ИК-диапазоне с полем 42x32 угловых секунды !

Подтверждение кандидата должно быть легким, учитывая ожидаемый огромный параллакс и собственное движение.

Прямое отражение солнечного света является наиболее вероятным сценарием открытия девятой планеты, однако это не так, если у объекта очень низкое альбедо. Я предполагаю, что вы заинтересованы в том, какие длины волн излучала бы планета.

Для температуры поверхности важно вращение планеты. Если он заперт одной стороной, обращенной к солнцу, или вращается очень медленно, центр полушария, обращенного к солнцу, излучает столько же энергии, сколько получает от Солнца. На расстоянии 60 а.е. солнечный поток составляет около 0,38 Вт/м². Используя закон Стефана-Больцмана , мы получаем равновесную температуру поверхности 51 К (это максимально возможная температура поверхности, если предположить, что она не имеет атмосферы). Закон смещения Вина говорит нам, что пик излучения от объекта массой 51 тыс. мкм приходится на длину волны 57 мкм (инфракрасный).

Для вращающегося тела температура на экваторе составляет 38 К, а пик излучения приходится на 78 мкм (по-прежнему инфракрасный).

Используя альбедо 0,5, пики составляют 68 мкм и 90 мкм для невращающегося и вращающегося тела соответственно. Обратите внимание, что это относится только к области экватора, фактическая пиковая длина волны будет немного выше, относясь к дальнему инфракрасному спектру. Кроме того, высокая неопределенность вращения, альбедо и массы (масса важна для внутреннего тепла) делает невозможным получение более высокой точности, чем та.

60 а.е. — это очень оптимистичное перигелийное расстояние для девятой планеты, поэтому для более реалистичного расстояния, скажем, 200 а.е. невозможно наблюдать ее в ИК-спектре, если у нее нет значительного внутреннего источника тепла.

Существует два основных способа обнаружения такого объекта. Во-первых, обнаружить его по отраженному солнечному свету. Во-вторых, от тепла, которое он производит. Мы уже знаем, что отраженный свет такого объекта , вероятно, будет иметь звездную величину около 16,5. Чтобы определить инфракрасное излучение, мы должны оценить температуру

Температура очень сильно зависит от состава. Для простоты предположим, что состав подобен Земле и был создан примерно в то же время, что и остальная часть Солнечной системы. Эти предположения могут оказаться неверными, но они входят в число обсуждаемых возможностей. По данным Scientific America , внутреннее тепло Земли, по крайней мере, на 50% состоит из радиоактивного распада . Конечно, это только внутреннее тепло, не все из которого выйдет на поверхность.

Эта предполагаемая планета чем-то похожа на «Планету-изгоя» , где небольшой газовый диск коллапсировал в планету без звезды или был выброшен из своей системы-хозяина. Справедливая часть также зависит от того, есть ли у объекта значительная луна. Если это так, то приливное нагревание резко повысит температуру объекта. Любое такое определение не может быть сделано без наблюдения, но возможно. Атмосфера также поможет удержать планету от замерзания. Документ об обнаружении планет-изгоев исходит от Эбботта и Свитцера. Они предполагают, что объект массой 3,5 массы Земли может быть обнаружен, если он приблизится к 1000 а.е., особенно в дальнем инфракрасном диапазоне, с температурой поверхности около 50 К.

Подводя итог, вероятно, было бы разумно попытаться обнаружить как в дальнем инфракрасном, так и в видимом диапазоне, хотя даже тогда это может быть трудно обнаружить. Учитывая параллакс в качестве основного средства движения, обнаружение должно производиться в нескольких точках на земной орбите, вероятно, одно и то же место следует искать с интервалом примерно в 90 дней, чтобы дать максимальную возможность двигаться, поскольку параллакс будет виден только в том случае, если движение Земля была перпендикулярна местонахождению объекта.