Mit welcher Wellenlänge lässt sich der „9. Planet“ am besten erfassen?

Wir wissen, dass das reflektierte Sonnenlicht die Erkennung des 9. Planeten im sichtbaren Licht sehr erschwert. Gibt es eine andere Band, die es mit größerer Wahrscheinlichkeit entdecken wird? Wie hoch dürfte die Oberflächentemperatur dieses Objekts sein, und was würde das für die optimale Detektionswellenlänge bedeuten?

Direkte Reflexion des Sonnenlichts ist das wahrscheinlichste Szenario für eine Entdeckung des neunten Planeten, das jedoch nicht zutrifft, wenn das Objekt eine sehr niedrige Albedo aufweist. Ich nehme an, Sie interessieren sich dafür, welche Wellenlängen der Planet ausstrahlen würde.

Für die Oberflächentemperatur ist die Rotation des Planeten wichtig. Wenn es mit einer der Sonne zugewandten Seite verriegelt ist oder sich sehr langsam dreht, strahlt das Zentrum der der Sonne zugewandten Hemisphäre so viel Energie aus, wie es von der Sonne kommt. Bei 60 AE beträgt der Solarfluss ca. 0,38 W / m². Mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz erhalten wir eine Gleichgewichtsoberflächentemperatur von 51 K (das ist die höchstmögliche Oberflächentemperatur, vorausgesetzt, sie hat keine Atmosphäre). Das Wiener Verschiebungsgesetz besagt, dass die Strahlung eines 51-k-Objekts bei einer Wellenlänge von 57 µm (Infrarot) einen Spitzenwert aufweist.

Für einen rotierenden Körper beträgt die Äquatortemperatur 38 K bei einem Strahlungspeak von 78 um (immer noch Infrarot).

Unter Verwendung einer Albedo von 0,5 betragen die Peaks 68 um und 90 um für einen nicht rotierenden bzw. einen rotierenden Körper. Beachten Sie, dass dies nur für den Äquatorbereich gilt. Die tatsächliche Peak-Wellenlänge wird etwas höher sein und in das ferne Infrarotspektrum gehören. Auch die hohe Unsicherheit von Rotation, Albedo und Masse (Masse ist wichtig für die innere Wärme) macht es unmöglich, eine höhere Genauigkeit zu erzielen

60 au ist eine sehr optimistische Periheldistanz für den neunten Planeten. Bei einer realistischeren Distanz von beispielsweise 200 au ist es daher nicht möglich, sie im IR-Spektrum zu beobachten, wenn es keine signifikante interne Wärmequelle gibt.

Es wird angenommen, dass der mögliche Planet 9 etwa 10 Erdmassen umfasst und es unwahrscheinlich ist, dass er ein Gasriese ist (er kann der Kern eines "unterbrochenen" Gasriesen sein). Als solches erzeugt es selbst keine nennenswerte Leuchtkraft und würde einen felsigen oder wahrscheinlicher eisigen Charakter haben. Es würde also nur von reflektiertem Licht gesehen werden.

Die Überlegungen, nach welcher Wellenlänge gesucht werden soll, gleichen die Empfindlichkeit der vorhandenen Instrumente mit dem wahrscheinlichen Spektrum des Objekts aus. Dies hängt wiederum vom Sonnenspektrum und der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsvermögens (Albedo) ab.

Bei den meisten eisigen Objekten, einschließlich Pluto- und Transneptun-Objekten, steigt das Reflexionsvermögen auf Rot und Nahinfrarot an, während das Sonnenspektrum bei kürzeren Wellenlängen einen Spitzenwert aufweist. Dies legt nahe, dass die Suche am besten mit optischen Breitfeldinstrumenten in den R- oder r'-Bändern bei etwa 600 nm durchgeführt werden kann.

Ein weiterer Faktor bei der Suche nach einem Kandidaten ist, dass Sie einen großen Bereich abdecken müssen. Dies ist nur bei optischen und NIR-Wellenlängen möglich, es sei denn, das Objekt war im mittleren IR hell genug, um in WISE angezeigt zu werden (was meiner Meinung nach gründlich überprüft wird). In einer Pressemitteilung habe ich gesehen, dass SUBARU für die Suche verwendet wird. Ich wette, sie verwenden das Halbgradfeld von Suprime-Cam bei optischen Wellenlängen und verfolgen keine COMICS-Mittel-IR-Abbildung mit einem 42x32- Bogensekundenfeld !

Angesichts der enormen Parallaxe und der erwarteten ordnungsgemäßen Bewegung sollte es einfach sein, einen Kandidaten zu bestätigen.

Es gibt zwei grundlegende Möglichkeiten, ein solches Objekt zu erkennen. Erstens ist es durch reflektiertes Sonnenlicht zu erkennen. Zweitens ist von der Wärme, die es erzeugt. Wir wissen bereits, dass das reflektierte Licht eines solchen Objekts wahrscheinlich um die 16,5-fache Stärke liegen würde. Um das Infrarot zu bestimmen, müssen wir die Temperatur schätzen

Die Temperatur hängt sehr stark von der Zusammensetzung ab. Nehmen wir der Einfachheit halber eine Zusammensetzung an, die der Erde ähnlich ist und ungefähr zur gleichen Zeit wie der Rest des Sonnensystems entstanden ist. Diese Annahmen mögen sich nicht als gültig erweisen, aber sie gehören zu den diskutierten Möglichkeiten. Laut Scientific America besteht die innere Wärme der Erde zu mindestens 50% aus radioaktivem Zerfall . Natürlich ist das nur die innere Wärme, nicht alles, was es an die Oberfläche schafft.

Dieser vorgeschlagene Planet ähnelt in gewisser Weise einem "Schurkenplaneten" , bei dem eine kleine Gasscheibe in einen Planeten ohne Stern eingebrochen ist oder aus ihrem Wirtssystem ausgestoßen wurde. Ein gutes Stück hängt auch davon ab, ob es einen beträchtlichen Mond des Objekts gibt. In diesem Fall würde eine Erwärmung durch Gezeiten die Temperatur des Objekts drastisch erhöhen. Eine solche Feststellung kann nicht ohne Beobachtung getroffen werden, ist aber möglich. Eine Atmosphäre würde auch helfen, den Planeten vor dem Einfrieren zu bewahren. Ein Papier zum Aufspüren von Schurkenplaneten stammt von Abbott und der Schweiz. Sie gehen davon aus, dass ein Objekt mit 3,5 Erdmassen nachgewiesen werden könnte, wenn es innerhalb von 1000 AE, insbesondere im fernen Infrarot, mit einer Oberflächentemperatur von etwa 50 K liegt.

Unterm Strich wäre es wahrscheinlich ratsam, sowohl im fernen Infrarot als auch im sichtbaren zu erkennen, auch wenn es selbst dann schwierig sein könnte. Angesichts der Parallaxe als Hauptbewegungsmittel sollte die Detektion an mehreren Punkten in der Erdumlaufbahn erfolgen. Wahrscheinlich sollte derselbe Punkt im Abstand von 90 Tagen abgesucht werden, um die maximale Bewegungsmöglichkeit zu erhalten, da die Parallaxe nur sichtbar wäre, wenn die Bewegung von Die Erde war senkrecht zur Position des Objekts.