¿Qué longitud de onda para detectar mejor el "noveno planeta"?


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Sabemos que la luz solar reflejada hará que la detección del noveno planeta sea muy difícil en la luz visible. ¿Hay otra banda que sea más probable que lo detecte? ¿Cuál es probablemente la temperatura de la superficie de este objeto y qué significaría eso sobre su longitud de onda de detección óptima?


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Si es que existe .
David Hammen

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Incluso si no existe, hacer una pregunta como esta ayuda a decidir si de hecho existe.
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Esa es realmente una pregunta separada, te sugiero que preguntes por qué WISE no detectó este objeto, lo que podría llevar a una discusión interesante.
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Todas las apuestas están canceladas si este supuesto noveno planeta es un planeta deshonesto capturado mágicamente que es mucho más antiguo que el sistema solar. En ese caso, se habrá enfriado al estado de casi invisibilidad.
David Hammen

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@DavidHammen Sí, no hay "Saturno" dentro de 10,000 au. Pero este posible planeta 9 probablemente no sea un gigante gaseoso. A menos que se haya calentado significativamente por la radiactividad o las mareas de alguna manera (ver las respuestas a continuación), WISE no podría verlo a 1000 au (su temperatura de equilibrio sería demasiado baja). Quizás esta sea la razón (todavía no he visto ningún artículo), por qué los autores dicen que probablemente no sea un gigante gaseoso. ¿Tiene una referencia / URL para realizar un cálculo para un objeto del tamaño de Neptuno en WISE? Solo puedo encontrar límites para Júpiter / Saturno.
Rob Jeffries

Respuestas:


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El reflejo directo de la luz solar es el escenario más probable para un descubrimiento del noveno planeta, sin embargo, eso no se cumple si el objeto tiene un albedo muy bajo. Supongo que está interesado en las longitudes de onda que irradiará el planeta.

Para la temperatura de la superficie, la rotación del planeta es importante. Si está bloqueado con un lado orientado hacia el sol, o gira muy lentamente, el centro del hemisferio orientado hacia el sol irradia tanta energía como recibe del Sol. A 60 UA, el flujo solar es de aproximadamente 0,38 W / m². Usando la ley de Stefan-Boltzmann , obtenemos una temperatura superficial de equilibrio de 51 K (que es la temperatura superficial más alta posible, suponiendo que no tenga atmósfera). La ley de desplazamiento de Wien nos dice que la radiación de un objeto de 51 k alcanza un pico a una longitud de onda de 57 µm (infrarrojo).

Para un cuerpo giratorio, la temperatura del ecuador es de 38 K, con un pico de radiación de 78 µm (aún infrarrojo).

Usando un albedo de 0.5, los picos son 68 µm y 90 µm para un cuerpo rotativo y no rotativo respectivamente. Tenga en cuenta que esto es solo para la región del ecuador, la longitud de onda de pico real será un poco más alta, perteneciente al espectro infrarrojo lejano. Además, la alta incertidumbre de rotación, albedo y masa (la masa es importante para el calor interno), hace que sea imposible obtener una precisión mayor que esa

60 au es una distancia de perihelio muy optimista para el noveno planeta, por lo que para una distancia más realista de, digamos, 200 au, no es posible observarla en el espectro IR, si no tiene una fuente de calor interna significativa.


Interesante, aunque creo que la desintegración radiactiva, entre otros factores, también sería un factor de influencia significativo en el calor de la superficie.
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Tienes que tener en cuenta lo difícil que es medir algo en esas longitudes de onda. Necesitaría un telescopio espacial IR criogénico que funcione para una cosa.
Rob Jeffries

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El posible planeta 9 está mucho más lejos que 60 au? Solo será detectable en el IR si tiene algún tipo de generación interna de calor.
Rob Jeffries

60 au es el mejor caso
Hohmannfan

Tengo que decir que aún no he oído hablar del uso de 60 UA, incluso a una distancia perihelio. Las cifras que he visto están fácilmente en los cientos de UA. Tengo curiosidad por saber su fuente para eso. Sin embargo, este es solo un punto menor, tal vez.
HDE 226868

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Se cree que el posible planeta 9 tiene aproximadamente 10 masas terrestres y es poco probable que sea un gigante gaseoso (puede ser el núcleo de un gigante gaseoso "interrumpido"). Como tal, no generará una luminosidad significativa en sí misma y sería de carácter rocoso, o más probablemente, helado. Por lo tanto, solo se vería con luz reflejada.

Las consideraciones sobre qué longitud de onda buscar en equilibrio equilibran la sensibilidad de los instrumentos disponibles con el espectro probable del objeto. Esto a su vez depende del espectro solar y la dependencia de la longitud de onda de la reflectividad (albedo).

Para la mayoría de los objetos helados, incluidos los objetos Plutón y Transneptuniano, la reflectancia aumenta al rojo y al infrarrojo cercano, mientras que el espectro solar alcanza su punto máximo en longitudes de onda más cortas. Esto sugiere que las búsquedas se realizan mejor con instrumentos ópticos de campo amplio en las bandas R o r 'a alrededor de 600 nm.

Un factor adicional para encontrar un candidato es que tendrá que cubrir un área grande. Esto solo es factible en longitudes de onda ópticas y NIR a menos que el objeto sea lo suficientemente brillante en el IR medio para aparecer en WISE (que estoy seguro se está comprobando a fondo). Un comunicado de prensa que vi dijo que SUBARU se está utilizando para la búsqueda. ¡Apuesto a que están usando el campo de medio grado de Suprime-Cam en longitudes de onda ópticas y no buscan imágenes COMICS de IR medio con su campo de 42 segundos de arco de segundo !

Confirmar a un candidato debería ser fácil, dada la enorme paralaje y el movimiento adecuado esperado.


No estoy seguro de que las observaciones de kbo sean válidas. Se predice que este objeto será mucho más grande que un kbo típico ...
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@PearsonArtPhoto Siéntase libre de crear su propio espectro de reflectancia. Incluso si fuera plano, eso solo podría cambiar el rango de búsqueda a las bandas V o g '.
Rob Jeffries

Probablemente el espectro de reflectancia esté cerca, se lo daré, pero soy un poco más escéptico sobre las posibilidades de detección de IR térmico. Mira mi respuesta.
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Hay dos formas básicas de detectar dicho objeto. Primero es detectarlo a través de la luz solar reflejada. El segundo es del calor que produce. Ya sabemos que la luz reflejada de tal objeto probablemente tendría una magnitud de 16.5. Para determinar el infrarrojo, tenemos que estimar la temperatura.

La temperatura depende mucho de la composición. Por simplicidad, supongamos una composición similar a la Tierra, y fue creada casi al mismo tiempo que el resto del Sistema Solar. Es posible que estos supuestos no sean válidos, pero se encuentran entre las posibilidades discutidas. El calor interno de la Tierra, de hecho, es al menos el 50% de la desintegración radiactiva, según Scientific America . Por supuesto, ese es solo el calor interno, no todo eso llegará a la superficie.

Este planeta propuesto es algo parecido a un "Planeta Pícaro" , donde un pequeño disco de gas colapsó en un planeta sin una estrella, o fue expulsado de su sistema anfitrión. Un poco también depende de si hay una luna considerable del objeto. Si es así, el calentamiento de las mareas aumentaría dramáticamente la temperatura del objeto. Tal determinación no puede hacerse sin observación, pero es posible. Una atmósfera también ayudaría a evitar que el planeta se congele. Un documento para detectar planetas rebeldes proviene de Abbott y Switzer. Ellos plantean la hipótesis de que un objeto de masa terrestre de 3.5 podría detectarse si se encuentra dentro de 1000 UA, específicamente en el infrarrojo lejano, con una temperatura de superficie de aproximadamente 50 K.

En pocas palabras, probablemente sería aconsejable intentar detectar tanto en el infrarrojo lejano como en el visible, aunque podría ser difícil de detectar, incluso en ese momento. Dado que el paralaje es el principal medio de movimiento, la detección se debe hacer en varios puntos de la órbita de la Tierra, probablemente se debe buscar el mismo lugar con aproximadamente 90 días de diferencia para dar la máxima oportunidad de movimiento, ya que el paralaje solo sería visible si el movimiento de la Tierra era perpendicular a la ubicación del objeto.


Un tercer método sería descubrir varios cometas más (o TNO o KBO) a quienes este noveno individuo les haya dado forma a sus órbitas. Incluso si no se observa directamente, un planeta como este se volverá más real si la evidencia se acumula. Y los telescopios espaciales de reconocimiento IR, y tal vez otros telescopios de reconocimiento, en la tubería deberían mejorar mucho la detectabilidad de sus "víctimas".
LocalFluff

Es cierto, pero nadie realmente lo considerará resuelto hasta que lo detecten. Toda esa evidencia adicional realmente hace es reducir la parte del cielo para buscarlo.
PearsonArtPhoto

No creo que haya instalaciones de tipo de encuesta de IR lejano y esto debe tenerse en cuenta. Claro, búsquelo en el IR lejano después de haberlo encontrado. La búsqueda se realiza con Subaru según el comunicado de prensa. ¡Supongo que están usando el campo de medio grado de la SuprimeCam óptica y no el arco de 42x32 de la cámara COMICS de IR cercano y medio!
Rob Jeffries

No estoy seguro de cuán realista es este enfoque, pero en teoría, ¿no sería capaz de encontrar Planet9 buscando objetos que estén ocultos? Con eso quiero decir, hacer comparaciones del cielo y encontrar objetos que faltan que normalmente deberían ser visibles.
TryHarder
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