Wie können wir Tausende Lichtjahre entfernte Planeten sehen, wissen aber nicht, ob es noch mehr Planeten im Sonnensystem gibt?

Das Problem bei der Suche nach einem neuen Planeten in unserem Sonnensystem besteht nicht darin, dass er zu schwach ist, sondern darin, zu wissen, wo man in einem großen, großen Himmel suchen muss. Dieser mutmaßliche Planet 9 liegt wahrscheinlich im Bereich der 20. bis 28. Größenordnung (es sei denn, es handelt sich um ein ursprüngliches Schwarzes Loch mit Planetenmasse, in welchem ​​​​Fall es abgesehen von Akkretionsleuchtkraft unsichtbar sein wird). Das ist schwach (insbesondere am schwachen Ende), aber sicherlich nicht außerhalb der Reichweite der heutigen großen Teleskope. Soweit ich weiß, werden derzeit verschiedene Teile des Himmels abgesucht, um nach einem schwachen Objekt mit einer (sehr) großen Parallaxe zu suchen.

Das Problem ist, dass es zwar vergleichsweise einfach ist, große Bereiche des Himmels recht schnell abzusuchen, wenn Sie an hellen Objekten interessiert sind; Um tiefgreifende Suchen durchzuführen, sind Sie normalerweise (zeitlich) auf kleine Bereiche beschränkt. Und Sie müssen Ihre Beobachtungen wiederholen, um ein Objekt zu finden, das sich in Bezug auf die Hintergrundsterne bewegt.

Wenn Planet 9 ein Gasriese gewesen wäre, wäre er aufgrund der Gravitationskontraktion selbstleuchtend gewesen und wäre von Infrarot-Durchmusterungen wie 2MASS und WISE erfasst worden. Aber der Vorschlag ist, dass es felsig oder eisig ist, nur im reflektierten Licht der Sonne beobachtbar ist und daher ein sehr schwaches Objekt bei sichtbaren Wellenlängen ist.

Mit Exoplaneten um andere Sterne, die Hunderte oder Tausende von Lichtjahren entfernt sein können, wissen Sie, wo Sie suchen müssen – im Grunde in der Nähe des Sterns. Der zu suchende Raumwinkel ist vergleichsweise klein. Abgesehen davon gibt es noch andere Probleme zu überwinden, vor allem den extremen Helligkeitskontrast zwischen Planet und Stern, was bedeutet, dass die einzigen direkt abgebildeten Exoplaneten (oder massearmen Begleiter) anderer Sterne viel massiver sind (mindestens um eine Größenordnung Größe) als der mögliche neue Planet 9. Wenn diese Objekte in unserem Sonnensystem existierten, hätten wir sie in der Tat leicht bereits in Infrarot-Himmelsdurchmusterungen wie 2MASS und WISE gefunden.

Die kleineren Planeten, die um andere Sterne herum gefunden wurden, werden nicht gefunden, indem man sie direkt abbildet. Sie werden indirekt gefundendurch Transit ihres Muttersterns oder durch die Dopplerverschiebung, die durch ihre Anziehungskraft auf ihren Mutterstern verursacht wird. Für ein Objekt in unserem Sonnensystem, das weit von der Sonne entfernt ist, ist die erste dieser Techniken einfach nicht möglich - Planet 9 wird aus unserer Sicht niemals vor der Sonne vorbeiziehen. Die zweite Technik ist ebenfalls nicht durchführbar, da (a) die Amplitude der in der Sonne induzierten Bewegung zu klein wäre, um sie zu erfassen, und (b) das periodische Signal, nach dem man suchen würde, eine Periode von etwa 20.000 Jahren hätte! Alle indirekt nachgewiesenen Exoplaneten haben Perioden von etwa 15 Jahren oder weniger (im Grunde ähnlich der Zeitspanne, in der wir sie beobachtet haben).

Es ist auch erwähnenswert, dass wir, wenn wir unser Sonnensystem beobachten würden, selbst von einem nahen Stern, es unwahrscheinlich ist, dass wir Planet 9 aufnehmen würden, aber wir würden Jupiter, Saturn und möglicherweise einen der inneren Planeten finden, wenn er passieren würde. Mit anderen Worten, unsere Zählung von Exoplaneten um andere Sterne ist keineswegs vollständig. Sehen Sie , wenn das Sonnensystem von Alpha Centauri A unser eigenes exakt widerspiegelt, was könnten wir erkennen? für mehr Details.

Der Grund, warum wir Tausende Lichtjahre entfernte Exoplaneten sehen können, aber keinen Planeten, der 200 AE entfernt ist (etwa 30 Lichtstunden), liegt darin, dass diese Planeten mit unterschiedlichen Techniken gefunden werden. Der in dem von mir verlinkten Artikel besprochene Planet wurde mit einer Technik entdeckt, die als „Mikrolinsenbildung“ bekannt ist, bei der ein Stern hinter einem anderen Stern mit einem Planeten um ihn herum vorbeiziehen muss. Die Helligkeit des hinteren Sterns wird verstärkt, indem er hinter dem Vordergrundstern vorbeigeht, da die Schwerkraft des Vordergrundsterns das Licht des Hintergrundsterns fokussiert. Viel Licht, eine traditionellere Glaslinse fokussiert das Licht. Die Schwerkraft des Planeten sorgt für eine kleinere, aber immer noch nachweisbare Aufhellung gegenüber dem, was der Vordergrundstern selbst erzeugen würde.

Andere Erkennungstechniken für Planeten außerhalb unseres Sonnensystems sind:

• Messen des Wackelns eines Sterns aufgrund der Schwerkraft eines Planeten, die an ihm zieht.
• Messung der vorübergehenden Verdunkelung eines Sterns, wenn ein Planet vor ihm vorbeizieht
• direkte Abbildung des Planeten mit einem hochauflösenden Teleskop wie dem Hubble-Weltraumteleskop.

Von all diesen Techniken ist die direkte Abbildung die einzige, die bisher für Objekte im Sonnensystem funktioniert hat. Der mutmaßliche 9. Planet ist zu weit von der Sonne entfernt, als dass seine Schwerkraft ein messbares Wackeln erzeugen könnte, und er wird aus unserer Sicht niemals vor der Sonne kreuzen, als dass wir seine Dimmwirkung auf die Sonne messen könnten. Ich denke, die Mikrolinsentechnik kannArbeit für etwas wie den 9. Planeten (ich weiß es nicht genau), aber die einzige Möglichkeit, ein Objekt des Sonnensystems über Mikrolinsen zu erkennen, besteht darin, ein Teleskop direkt darauf zu richten, um die Mikrolinsendaten aufzunehmen. Eine effektive Mikrolinsen-Durchmusterung erfordert jedoch mehrere Beobachtungen in sehr schneller Folge. Anstatt also einen großen Teil des Himmels beobachten zu können, müssen Sie einen kleinen Teil des Himmels viele Male beobachten, sodass Ihr Suchbereich auch klein ist .

Wenn Sie nur versuchen, den Planeten abzubilden, können Sie im Prinzip mit nur zwei Bildern einen neuen Planeten entdecken. Wenn sich ein heller Fleck zwischen diesen beiden Bildern bewegt, haben Sie irgendein Objekt im Sonnensystem gefunden, und nachfolgende Beobachtungen können bestätigen, ob es sich um einen neuen Planeten oder einen kleinen Asteroiden in der Nähe handelt. Da Sie jedoch nur zwei Bilder von jedem Teil des Himmels aufnehmen müssen, ist der Suchbereich, der mit einer bestimmten Anzahl von Teleskoptypen zugänglich ist, viel größer, sodass Sie mit dieser Technik viel wahrscheinlicher einen neuen Planeten entdecken als mit Mikrolinsen.

Wir haben keine Planeten entdeckt, die Millionen von Lichtjahren entfernt sind. Im Moment ist der entfernteste weniger als 20.000 Lichtjahre entfernt.

Selbst die von uns entdeckten Planeten sind zum größten Teil nicht direkt „gesehen“ oder abgebildet. Stattdessen werden sie durch die Wirkung gefunden, die sie auf den Mutterstern haben (normalerweise gravitatives Wackeln oder Transitdetektion). In beiden Fällen ist es notwendig, wiederholte Umlaufbahnen sehen zu können. Dies beschränkt es auf die Planeten, die dem Stern etwas nahe sind. Wir entdecken also nur eine Untergruppe von Exoplaneten, die am einfachsten zu finden sind.

Planeten, die weit von jedem Stern entfernt sind, haben wenig Gravitationswirkung und nur winzige Mengen an reflektiertem Licht. Solche Objekte sind in unserem System schwer zu finden und in anderen Systemen derzeit weit über die Erkennung hinaus.

Ziemlich einfacher Grund wirklich.

Wir sehen Exoplaneten nur unter äußerst glücklichen Umständen. Wir sehen also nur einen winzigen Bruchteil aller Exoplaneten.

Wenn wir zum Beispiel nur 0,1 % aller Exoplaneten in jedem Sternensystem sehen, das wir betrachten, ist das viel schlimmer als die 8 von 9 in unserem eigenen Sternensystem.

Es ist eine Kombination aus ein paar Dingen. Erstens, wenn wir nach Exoplaneten suchen, wissen wir, dass wir sie nicht aufgrund ihrer Leuchtkraft beobachten werden, daher verwenden wir verschiedene Techniken, die darauf basieren, wie der Exoplanet das Licht beeinflusst, das wir von seiner Sonne beobachten. Diese Methode funktioniert hervorragend, wenn sich Stern und Exoplanet relativ nahe beieinander befinden, wäre aber schrecklich, wenn wir versuchen würden, einen Planeten in unserem Sonnensystem zu finden, indem wir darauf warten, dass er einen anderen Stern leicht verschleiert, und hoffen, dass wir den richtigen sehen.

Zweitens ist es eine Frage der Statistik, ein paar von den Billionen Exoplaneten zu finden ist einfach. Andererseits ist es ziemlich schwierig, einen bestimmten Exoplaneten zu finden, wenn wir nicht genau wissen, wo er sich befindet.

Das ist also wirklich sehr einfach und ich weiß nicht, warum die oberste Antwort nicht erklärt, was los ist.

Ich habe eine Lampe auf meinem Schreibtisch, der gegenüber dem Kopfteil meines Bettes steht. Manchmal liege ich da und lese mit eingeschalteter Lampe, um den Raum zu beleuchten, aber mit meinem abgesenkten Blickwinkel, oh nein, trifft mich ein Erste-Welt-Problem – da ist ein helles Licht in meinem Sichtfeld, das mich die Augen zusammenkneifen lässt und es unangenehm ist, zu lesen.

Was ich also mache, ist mein rechtes Bein über mein linkes zu kreuzen, damit mein Fuß das Licht daran hindert, mein Gesicht zu treffen, und so bequem lesen kann, ohne sich die Mühe zu machen, das Licht zu bewegen.

Nun, mit der Information „es gab Licht, jetzt gibt es keins“ können wir eines von zwei Dingen annehmen:

1. Das Licht ging aus
2. Da ist etwas zwischen dem Licht und meinem Auge

Hier ist die Lampe ein Stern und mein Fuß sollte ein Planet sein, es ist ... Ich meine, komm schon, es wird nicht der Stern sein, der plötzlich erlischt, also wissen wir, dass wenn etwas Licht weggeht, etwas dazwischen gekommen ist wir und das Licht.

Das ist ein Planet. Weil es kein Schuh sein wird.

Stellen Sie sich nun vor, Sie stehen auf einem Hügel und schauen sich um, alles ist wirklich sehr weit weg. Ich gebe dir ein gutes Fernglas, mit dem du sehen kannst... wie$5^\circ$(Winkel) vielleicht, finde mir alle Schuhe, die du sehen kannst.

Dies wird lange dauern, da Sie einen ziemlich großen Bereich scannen müssen (obwohl Sie die Aufgabe optimieren können, indem Sie davon ausgehen, dass Schuhe nicht in der Luft schweben).

Mach das jetzt nachts.