Emplacement de la 9ème planète?

34

J'ai vu un certain nombre de reportages indiquant qu'il y a probablement une 9ème planète dans notre système solaire , quelque chose avec une période orbitale comprise entre 10 000 et 20 000 années, soit 10 fois la masse de la Terre. Je n'ai vu aucune indication réelle de l'endroit où cet objet pourrait être. Si j'avais accès à un télescope suffisant, serais-je capable de trouver cette planète et de quelle manière pointerais-je un télescope pour le trouver? Jusqu'où va-t-il être ou est-ce mal connu?

PearsonArtPhoto
la source
1
Non-non, la question est valide. La planète hypothétique a été déduite de son influence sur d'autres corps. Il pourrait être concevable que, de cette influence même, la position de P9 au sein de son orbite soit calculable (avec une ou plusieurs solutions pour l'équation). Alors: où est-ce ???

Réponses:

29

Il est trop sombre pour être vu lors d'une étude normale au cours de la majeure partie de son orbite.

Mise à jour: des scientifiques de l’Université de Berne ont modélisé une planète hypothétique d’une masse de 10 Terre sur l’orbite proposée afin d’estimer sa détectabilité avec une précision supérieure à celle décrite ci-dessous.

En conclusion, la mission NASA WISE aurait probablement repéré une planète d’au moins 50 masses terrestres sur l’orbite proposée et aucun de nos levés actuels n’aurait eu la chance d’en trouver une au-dessous de 20 masses terrestres dans la majeure partie de son orbite. Ils ont mis la température des planètes à 47K en raison de la chaleur résiduelle de la formation; ce qui ferait 1000x plus lumineux dans l'infrarouge que dans la lumière visible réfléchie par le soleil.

Il devrait toutefois être à la portée du LSST une fois celui-ci terminé (première lumière en 2019, début des opérations normales en 2022); la question devrait donc être résolue dans quelques années encore, même si c'est assez éloigné de l'orbite proposée par Batygin et Brown pour que leurs recherches avec le télescope Subaru soient vides.

Ma tentative initiale pour donner une estimation de la détectabilité à la main est ci-dessous. Le papier donne des paramètres orbitaux potentiels de pour l'axe semi - majeur, et 200 - 300 UA pour périhélie. Étant donné que le document ne donne pas le cas le plus probable pour les paramètres orbitaux, je vais aborder le cas extrême qui le rend le plus difficile à trouver. En prenant les valeurs les plus excentriques possibles, on obtient une orbite avec un demi-grand axe de 1500 UA et un périhélie de 200 UA avec un aphelion de 2800 UA .4001500 AU200300 AU1500 AU200 AU2800 AU

Pour calculer la luminosité d'un objet éclairé par la lumière réfléchie, le facteur de mise à l'échelle approprié n'est pas une atténuation de comme on pourrait le supposer naïvement. Cela est correct pour un objet émettant sa propre lumière; mais pas pour quelqu'un brillant par la lumière réfléchie; dans ce cas, la même mise à l'échelle 1 / r 4 que dans un retour radar convient. Que ce soit là le facteur d'échelle correct à utiliser peut être basée sur la santé mentale cochés le fait qu'en dépit d' être de taille similaire, Neptune est ~ 6 x plus faible que Uranus en dépit d' être seulement 50 % plus loin: 1 / r 41/r21/r46x50%1/r4La mise à l'échelle donne un facteur de variation de vs 2,25 pour 1 / r 2 .5x2.251/r2

En utilisant cela donne une gradation de 2400x à Cela nous place en bas de 8,5 magnitudes de Neptune au périhélie ou de 16,5 magnitudes. 500 UA nous permet d'atteindre unemagnitude 20 , alors qu'un aphelion de 2800 UA atténue la lumière réfléchie de près de 20 magnitudes à 28 magnitudes. Cela équivaut auxplus faibles étoiles visibles depuis un télescope de 8 mètres; rendant sa non-découverte beaucoup moins surprenante.210 AU.8.516.5500 AU202800 AU2028

C'est une sorte de limite floue dans les deux sens. L'énergie résiduelle de la formation / du matériel radioactif dans son noyau lui donnera une luminosité innée; à des distances extrêmes, cela peut être plus lumineux que la lumière réfléchie. Je ne sais pas comment estimer ça. Il est également possible que le froid extrême du nuage d'Oort ait gelé son atmosphère. Si cela se produisait, son diamètre serait beaucoup plus petit et la réduction de la surface réfléchissante pourrait l'atténuer d'un ou deux ordres de grandeur.

Ne sachant pas quel type d'ajustement effectuer ici, je vais supposer que les deux facteurs s'annulent complètement et laissent les hypothèses initiales selon lesquelles elle reflète autant de lumière que Neptune et la lumière réfléchissante est la source d'éclairage dominante pour le reste de mes calculs. .

Pour référence, les données provenant de la NASA WISE L' expérience a éliminé un corps de Saturne taille dans les du soleil.10,000 AU

Il est également probablement trop faible pour avoir été détecté via un mouvement correct; Cependant, si nous pouvons déterminer son orbite, Hubble pourrait confirmer son mouvement.

L'excentricité orbitale peut être calculée comme suit:

e=rmaxrmin2a

Brancher les chiffres donne:

e=2800 AU200 AU21500 AU=0.867

Branchement et e = 0,867 dans un calculateur d'orbite cométaire donne 58 , 000 orbite de l' année.200 AUe=0.86758,000

Bien que cela donne un mouvement propre moyen de parce que l’orbite est très excentrique, son mouvement réel varie grandement, mais elle passe la majorité de son temps loin du soleil, où ses valeurs sont minimales.22 arc-seconds/year,

Les lois de Kepler nous disent que la vitesse à l'aphélie est donnée par:

va2=8.871×108a1e1+e

est la vitesse de l'aphélie en m / svaUn est le demi-grand axe en un U , et e estexcentricité orbitale.m/s, aAU,e

va=8.871×108150010.8671+0.867=205 m/s.

Pour calculer le mouvement correct, nous devons d’abord convertir la vitesse en unités AU/year:

205ms3600s1h24h1d365d1y1AU1.5×1011m=0.043 AUyear

Pour obtenir un mouvement correct, créez un triangle avec une hypoténuse de et un côté court de 0,043 AU , puis utilisez la trigonométrie pour obtenir l’angle étroit.2800 AU0.043 AU

sinθ=0.0442800θ=8.799×104=3.17 arc seconds.

0.05 arc seconds;500 AU,

Son mouvement de parallaxe serait beaucoup plus grand ; cependant, le défi de le voir en premier lieu resterait.

Dan Neely
la source
Le mouvement approprié est massif et facilement détectable, mais vous auriez besoin de JWST (ou peut-être simplement du HST) pour le mesurer et ils ont de petits champs de vision, il vous faudrait donc savoir plus ou moins où il se trouvait.
Rob Jeffries
En fait, ceci est juste à la fin, et bien sûr, il est plus brillant dans l’IR. J'ai lu que le télescope Subaru est déjà à la recherche.
Rob Jeffries
Pour ceux qui lisent les versions précédentes, j'ai fait une erreur de ~ 60x en calculant le mouvement correct de Aphelion; il serait facilement observable dans les observations de Hubble; mais est probablement trop faible pour avoir été choisi dans les enquêtes de mouvement appropriées.
Dan Neely
Une si bonne réponse. À Aphelion, quelle serait la luminosité du soleil de Planet Nine? astronomy.stackexchange.com/questions/13282/…
joseph.hainline
2
Notez ici astronomy.stackexchange.com/questions/13280/… presque tout le monde (y compris moi) a oublié la parallaxe, qui est beaucoup plus grande que le mouvement correct. Il serait clairement identifiable par un grand télescope en quelques jours. Gaia est tout ciel, mais limité à environ 20 Mag.
Rob Jeffries
8

La position de l'objet hypothétique n'étant pas connue avec certitude, il est difficile de savoir où diriger votre télescope.

Le document propose une large gamme de distances orbitales allant de 400 à 1500 UA semi-grand axe, avec un périhélie (approche du soleil la plus proche) de 200 à 300 AU. C'est 8 fois plus loin que Neptune. (Je n'ai pas lu l'article suffisamment attentivement pour déterminer si le corps se trouverait près du périhélie ou s'il ne l'était pas actuellement; il pourrait se trouver à plus de 1000 UA, 30 fois la distance de Neptune.)

Avec une masse de 10 Terre, on pourrait s’attendre à ce que le corps soit environ 2 à 5 fois le rayon de la Terre - un peu plus petit que Neptune.

La combinaison de la distance et de la taille suggère que le corps serait beaucoup plus pâle que Neptune, pas plus brillant que la magnitude 16,5 au périhélie, et probablement beaucoup plus sombre.

Russell Borogove
la source
1
30,00040V=16
Je ne suis pas vraiment un astronome (j'ai répondu à ce Q quand c'était dans space.sx plutôt que astronomy.sx). Si vous voulez essayer de reformuler le dernier paragraphe, faites-le! Je ne suis pas non plus totalement sûr du calcul de la magnitude.
Russell Borogove
3
Voir ma réponse mise à jour ci-dessous. Le problème que vous et moi avons posé utilisait une diminution de 1 / r ^ 2 avec la distance; quand on parle de lumière réfléchie, 1 / r ^ 4 est le terme correct. En conséquence, même au plus près, il serait beaucoup plus léger que votre estimation.
Dan Neely
@ DanNeely Je venais de comprendre cela moi-même. C'est une grave erreur dans la réponse.
Rob Jeffries
Ah! Bien sûr. Bonne prise.
Russell Borogove
4

Citant l' article original :

≥≈10

et

Comme déjà mentionné ci-dessus, la gamme précise de paramètres de perturber requis pour reproduire de manière satisfaisante les données est actuellement difficile à diagnostiquer. En effet, un travail supplémentaire est nécessaire pour comprendre les compromis entre les éléments orbitaux supposés et la masse, ainsi que pour identifier les régions de l’espace des paramètres incompatibles avec les données existantes.

Ainsi, la découverte des paramètres orbitaux probables est un travail en cours.

Gerald
la source
2

Batygin et Brown ont créé un site Web qui décrit clairement la recherche de la 9ème planète. Ils notent spécifiquement ce qui suit:

périhélie (son approche la plus proche du soleil) à environ une Ascension Droite dans le ciel de 16 heures, ce qui signifie que la position du périhélie est droite au-dessus à la fin du mois de mai. À l’inverse, l’orbite se met en forme d’aphélie (le point le plus éloigné du soleil) vers 4 heures ou directement au-dessus de la fin novembre.

Donc, pour le rechercher, il faut regarder le long de l'écliptique, en se concentrant principalement sur la zone directement au-dessus à la fin du mois de novembre. Notez que c'est la partie du ciel où le centre galactique apparaît également. L'inclinaison est estimée à 30 degrés, plus ou moins 20, de sorte que la distance de l'écliptique doit également être recherchée.

PearsonArtPhoto
la source
-1

Si vous aviez accès à un télescope suffisant, vous pourriez théoriquement le voir, si vous regardiez au bon endroit (même si personne ne sait où se trouve le bon endroit). Mais si vous vous approchez aphelion, il n’ya qu’une poignée de télescopes en suffisance dans le monde (disons un miroir de 8 m ou plus grand), il est donc très peu probable que vous ayez accès à l’un d’eux.

Mike Scott
la source
6
Bien qu’il s’agisse d’une réponse technique à la question, il ya peu de choses qui donnent de bonnes réponses (citations, explications détaillées et mathématiques).
Donald.McLean