Hypothetische transneptunische Planeten, die die Sonne umkreisen

Der Planet HD 106906 b wurde bei 650 AU von seinem Heimatstern gefunden, einem Stern, der sich nicht so stark von der Sonne unterscheidet. Fomalhaut b ist auch ein junger Planet, der sehr weit von seinem Stern entfernt umkreist.

Diese beiden Planeten wurden hauptsächlich entdeckt, weil sie jung genug sind, um noch heiß genug zu sein, um im Infrarot gesehen zu werden. Ich denke, dass alte Planeten in sehr hohen Umlaufbahnen Temperaturen unter 10 K haben und daher schwarz und unsichtbar sind.

Einige Menschen stimmen der Hypothese zu, dass in unserem Sonnensystem irgendwo außerhalb von Neptun einige nichtzwergartige Planeten die Sonne umkreisen könnten. Die Existenz von HD 106906 b und Fomalhaut b legt nahe, dass dies möglich ist. Wie stehen die Chancen, dass wir mindestens einen dieser Planeten in unserem Sonnensystem finden könnten? Wenn es sie gibt, wie können wir sie finden?

Die jüngste mögliche Entdeckung von Planet Nine durch Batygin & Brown (2016) hat in der Astronomie-Community, bei Astronomy Stack Exchange und im Rest der Welt für Aufsehen gesorgt. Dies liegt natürlich zum Teil daran, dass die Erwähnung einer solchen Entdeckung für Aufsehen sorgt, zum Teil aber auch daran, dass die Bewegungen der transneptunischen Objekte (TNOs) nur zufällig sind: 0,007% oder 1 zu 14.000, was einer Wahrscheinlichkeit von ~ 3,8 .$\sigma$

Allerdings ist die tatsächliche Wahrscheinlichkeit, dass dieser Planet existiert, etwas geringer - 90% nach Brown und 68,3% nach Greg Laughlin , einer Astronomie an der UC-Santa Cruz, die die Ergebnisse vor der Veröffentlichung der Zeitung kannte. Der Unterschied zwischen diesen Quoten und den in der Veröffentlichung erwähnten Quoten beruht auf der Tatsache, dass es möglicherweise andere Faktoren gibt, die die Bewegungen der TNOs verursacht haben könnten - und dass diese informellen Zahlen eher Vermutungen als Schätzungen gleichen.

Die Antworten auf Warum wurde der "9. Planet" noch nicht entdeckt? haben bereits eine Vielzahl von Methoden angegeben, die im Fall von Planet Nine nicht funktionieren und warum sie nicht funktionieren. Abgesehen von der offensichtlichen Möglichkeit, dass Planet Nine einfach nicht existiert, sind hier einige davon:

• Es könnte mit einem Hintergrundstern verwechselt werden, der sich in die Milchstraße einfügt. ^[1]
• Es ist weit weg, und dimmen - vielleicht ein 22 ^nd Größe Objekt. ^{[1] , [2]}
• Die meisten Methoden zum Erkennen von Exoplaneten funktionieren nicht, einschließlich ^[3]
  • Radialgeschwindigkeit.
  • Transit.
  • Gravitationsmikrolinsen
  • Direkte Bildgebung.
• Vor Umfragen entweder sehen nicht genug in der Tiefe, in der Tiefe , aber in anderen Bereichen des Himmels, oder Abdeckung Wellenlängen , bei denen dieser Planeten nicht in nicht angezeigt. ^[4] Dies ist ein weiteres Problem bei der Verwendung von WISE detailliert in der Antwort von MBR hier . Andere Probleme sind, dass der Planet wahrscheinlich nicht massiv genug ist, um von WISE gesehen zu werden, und dass er extrem weit entfernt ist. Es kann auch kalt sein und eine niedrige Albedo aufweisen, was die direkte Erkennung erschwert.

Ich erwähne das alles, weil der Fall von Planet Neun überraschenderweise sehr relevant für die Entdeckung dieser anderen Planeten ist, die Sie in Ihrer Frage erwähnt haben.

HD 106906 b

Es gibt verschiedene Ähnlichkeiten zwischen diesem Planeten und Planet Neun.

• HD 106906 b hat eine Umlaufbahn mit einer Halbrundachse von mindestens 650 AE. Im Vergleich dazu wird angenommen, dass Planet Nine eine Semi-Major-Achse von etwa 700 AE hat, wie in der Veröffentlichung geschätzt wird. Das heißt, andere Eigenschaften der Umlaufbahn sind für HD 106906 b nicht bekannt und können abweichen.
• HD 106906 b hat eine Masse von ungefähr 11 Erdmassen; Planet Neun hat eine Masse von ungefähr 10 Erdmassen.

Ein Unterschied besteht darin, dass sich HD 106906 b möglicherweise dort gebildet hat, wo es sich gerade befindet. Streuung scheint, wie Planet Nine erfahren hat, unwahrscheinlich zu sein. Dies bedeutet, dass die beiden unterschiedliche Zusammensetzungen haben könnten - obwohl ich annehmen würde, dass beide Eisriesen oder deren Überreste sein könnten, wenn man bedenkt, wo sie sich gebildet haben.

Kurz gesagt, HD 106906 b kann Planet Nine sehr ähnlich sein, und obwohl wir nicht viel über beide Eigenschaften wissen, kann man mit Sicherheit sagen, dass Erkennungsmethoden und -probleme ähnlich wären.

Fomalhaut b

Fomalhaut b ist ein bisschen anders. Seine Halb-Hauptachse ist ~ 177 AU - viel kleiner als diese beiden anderen Planeten - und kann zwischen 10 Erdmassen und mehreren hundert Erdmassen liegen.

Interessanterweise wurde Fomalhaut b ebenso wie Planet Nine indirekt entdeckt. In der Staubscheibe von Fomalhaut wurde eine Lücke gefunden, die nur von einem massiven Planeten verursacht werden konnte. Später wurde es direkt abgebildet.

Ein direkter Nachweis könnte möglich sein, wenn sich Fomalhaut b im Sonnensystem befindet, insbesondere aufgrund seiner größeren Größe und Masse. Darüber hinaus hätte dies enorme Auswirkungen auf TNOs. Es wäre jedoch ein Gasriese, kein Eisriese, daher wäre es schwierig zu erklären, wie es bisher ausgegangen ist.

Ich besprach diese Planeten, um einen kleinen Umweg zu machen und darüber zu sprechen, was jenseits von Neptun sein könnte (und was nicht). Ich werde hier genauer darauf eingehen.

Was könnte jenseits von Neptun sein

• Ein Eisriese wie Planet Neun oder die Überreste von einem. Dies hätte sich in der Nähe von Jupiter und Saturn gebildet, die in einer Periodenresonanz mit Saturn existierten. Es hätten auch andere Riesenplanetenresonanzen gegeben. Dann löste eine Instabilität die Resonanzen auf und brachte den Eisriesen nach innen in Richtung Saturn und dann in Richtung Jupiter, wo er nach außen geschleudert wurde. Dies veränderte die Umlaufbahnen der anderen vier Gasriesen. Ich habe darüber gesprochen, das ist eine weitere Antwort von mir , auf die ich mich offenbar ständig beziehe.

  Das heißt, die ursprüngliche Antwort war falsch, was ich seitdem notiert habe, und wurde überarbeitet. Batygins Schätzungen ergaben, dass Planet Nine viele, viele Millionen Jahre zuvor ausgeworfen worden wäre, bevor die Resonanzen angeblich zerstört worden wären (laut Beweisen aus dem späten schweren Bombardement ). Dies bedeutet jedoch nicht, dass es keinen sechsten Riesen geben könnte. Die Simulationen Nesvorný & Morbidelli (2012) , die die Entwicklung eines Sonnensystems mit vier, fünf und sechs Riesenplaneten untersuchten, zeigten einige gute Ergebnisse mit fünf und sechs Riesenplaneten.

• Eine Supererde oder ein Mini-Neptun . ¹ Dies sind Planeten, die höchstens 10 Erdmassen umfassen. Super-Erden wären terrestrische Planeten mit dichten Atmosphären; Mini-Neptune wären Gasplaneten. Beachten Sie, dass diese Namen nichts anderes über ihre Zusammensetzung aussagen - zum Beispiel sind Super-Erden nicht unbedingt bewohnbar.
• Etwas anderes. Die Region wurde noch nicht gut erforscht, und es könnte einige andere unvorhergesehene Objekte geben. Diese Art von Objekt wäre wahrscheinlich kalt, da WISE (siehe nächster Abschnitt) es möglicherweise anders erkannt hätte.

Was kann nicht jenseits von Neptun sein

• Ein Gasriese. ² Der Weitfeld-Infrarotvermessungs-Explorer fand keine Saturnmassenobjekte bis 10.000 AE und keine Jupitermassenobjekte bis 26.000 AE .

  

  Dies ist natürlich neben vielen anderen Planeten, die nicht existieren können . Jedenfalls ist dies, dass wir Fomalhaut b wahrscheinlich bereits entdeckt hätten, wenn es sich im Sonnensystem befunden hätte.

Also, vorausgesetzt , dass es ist etwas jenseits von Neptun, wie können wir es in Ordnung? Nun, da seine Existenz angenommen wurde und wir wissen, wo es sein sollte, können Astronomen Teleskope in diese Richtung drehen und direkte Bildgebung verwenden.

Es gab einige Aufregung, weil das Subaru-Teleskop verwendet wird . Andere optische (und möglicherweise Infrarot- und andere Wellenlängen-) Teleskope werden höchstwahrscheinlich ebenfalls verwendet. Antworten auf Welche Wellenlänge, um den "9. Planeten" am besten zu erfassen? (insbesondere die Antwort von Rob Jeffries) weisen darauf hin, dass optische und infrarote / nahinfrarote Wellenlängen die beste Wahl sind. Ab heute (24.01.2016) können wir nur darüber spekulieren, welche anderen Instrumente verwendet werden und wie hoch ihre Chancen sind, diesen Planeten zu finden - sofern er existiert.

Wer weiß? Vielleicht taucht etwas anderes Unerwartetes auf.

^{1 Nun kommen wir zu den verschiedenen Dingen, die Planet Nine sein könnte. Meine Antwort auf Welche Art von Planetenmassenobjekt wäre Planet Neun? deckt dies ab, aber es gibt bessere Antworten auf den neunten Planeten - was könnte es sonst sein? als meins.
2 Achten Sie auf den Unterschied zwischen einem Eisriesen und einem Gasriesen .}

Wenn solch ein Planet existiert, sollte WISE ihn beobachten. WISE ist ein Infrarotsatellit, der den gesamten Himmel abbildet. Bestimmtes:

• es konnte alles mit einer Temperatur über 70-100 K detektieren, während die kühlsten bekannten Exoplaneten im Bereich von 100 K liegen (siehe Histogramm unten, entnommen aus dem Exoplaneten-Katalog );
• Objekte, die größer als 1 km und bis zu 3 AE von der Sonne entfernt waren, oder Objekte mit 2-3 Jupitermassen in einer Entfernung von bis zu 7-10 Lichtjahren (also ungefähr bis zu 440.000 bis 630.000 AE, siehe hier und hier) konnten erkannt werden );

Daher würde ich sagen, dass seine Existenz jetzt völlig ausgeschlossen ist.