Welche Wellenlänge kann den "9. Planeten" am besten erkennen?

Es wird angenommen, dass der mögliche Planet 9 etwa 10 Erdmassen hat und wahrscheinlich kein Gasriese ist (es könnte der Kern eines "unterbrochenen" Gasriesen sein). Als solches wird es selbst keine signifikante Leuchtkraft erzeugen und hätte einen felsigen oder eher eisigen Charakter. Es würde also nur durch reflektiertes Licht gesehen werden.

Die Überlegungen, welche Wellenlänge gesucht werden soll, gleichen die Empfindlichkeit der vorhandenen Instrumente mit dem wahrscheinlichen Spektrum des Objekts ab. Diese wiederum hängt vom Sonnenspektrum und der Wellenlängenabhängigkeit der Reflektivität (Albedo) ab.

Bei den meisten eisigen Objekten, einschließlich Pluto- und transneptunischen Objekten, steigt das Reflexionsvermögen in den roten und nahen Infrarotbereich, während das Sonnenspektrum bei kürzeren Wellenlängen seinen Höhepunkt erreicht. Dies legt nahe, dass Suchen am besten mit optischen Weitfeldinstrumenten in den R- oder r'-Bändern bei etwa 600 nm durchgeführt werden.

Ein weiterer Faktor bei der Suche nach einem Kandidaten ist, dass Sie ein großes Gebiet 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 sicher gründlich überprüft wird). Eine Pressemitteilung, die ich gesehen habe, besagt, dass SUBARU für die Suche verwendet wird. Ich würde wetten, dass sie das halbe Grad-Feld der Suprime-Cam bei optischen Wellenlängen verwenden und mit ihrem 42x32- Bogensekunden -Feld keine COMICS-Bildgebung im mittleren IR betreiben!

Die Bestätigung eines Kandidaten sollte angesichts der enormen Parallaxe und der erwarteten Eigenbewegung einfach sein.

Direkte Reflexion des Sonnenlichts ist das wahrscheinlichste Szenario für die Entdeckung eines neunten Planeten, aber das gilt nicht, wenn das Objekt eine sehr niedrige Albedo hat. 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 Seite zur Sonne gerichtet ist oder sich sehr langsam dreht, strahlt das Zentrum der der Sonne zugewandten Halbkugel so viel Energie ab, wie es von der Sonne erhält. Bei 60 AE beträgt der Sonnenfluss etwa 0,38 W/m². Unter Verwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes erhalten wir eine Gleichgewichtsoberflächentemperatur von 51 K (das ist die höchstmögliche Oberflächentemperatur, vorausgesetzt, es gibt keine Atmosphäre). Das Wiensche Verschiebungsgesetz sagt uns, dass die Strahlung von einem 51 k-Objekt bei einer Wellenlänge von 57 µm (Infrarot) ihren Höhepunkt erreicht.

Für einen rotierenden Körper beträgt die Äquatortemperatur 38 K, mit einer Strahlungsspitze von 78 µm (immer noch Infrarot).

Bei einer Albedo von 0,5 liegen die Peaks bei 68 µm und 90 µm für einen nicht rotierenden bzw. einen rotierenden Körper. Beachten Sie, dass dies nur für die Äquatorregion gilt, die tatsächliche Spitzenwellenlänge wird etwas höher sein und in das ferne Infrarotspektrum gehören. Auch die hohe Unsicherheit von Rotation, Albedo und Masse (die Masse ist wichtig für die interne Wärme) macht es unmöglich, eine höhere Genauigkeit zu erzielen

60 AE ist eine sehr optimistische Perihelentfernung für den neunten Planeten, daher ist es für eine realistischere Entfernung von beispielsweise 200 AE nicht möglich, sie im IR-Spektrum zu beobachten, wenn sie keine signifikante interne Wärmequelle hat.

Es gibt zwei grundlegende Möglichkeiten, ein solches Objekt zu erkennen. Zuerst ist es, es durch reflektiertes Sonnenlicht zu erkennen. Zweitens ist von der Wärme, die es produziert. Wir wissen bereits, dass das reflektierte Licht eines solchen Objekts wahrscheinlich etwa 16,5 mag. Um das Infrarot zu bestimmen, müssen wir die Temperatur abschätzen

Die Temperatur hängt stark von der Zusammensetzung ab. Nehmen wir der Einfachheit halber eine erdähnliche Zusammensetzung an, die etwa zur gleichen Zeit wie der Rest des Sonnensystems entstanden ist. Diese Annahmen erweisen sich möglicherweise nicht als gültig, aber sie gehören zu den diskutierten Möglichkeiten. Laut Scientific America stammt die innere Wärme der Erde zu mindestens 50 % aus radioaktivem Zerfall . Natürlich ist das nur die innere Hitze, nicht alles davon wird es an die Oberfläche schaffen.

Dieser vorgeschlagene Planet ähnelt in gewisser Weise einem "Rogue Planet" , bei dem eine kleine Gasscheibe zu einem Planeten ohne Stern kollabierte 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 die Gezeitenheizung die Temperatur des Objekts dramatisch erhöhen. Eine solche Feststellung kann nicht ohne Beobachtung getroffen werden, aber es ist möglich. Eine Atmosphäre würde auch dazu beitragen, den Planeten vor dem Einfrieren zu bewahren. Ein Papier zur Erkennung von Schurkenplaneten kommt von Abbott und Switzer. Sie vermuten, dass ein Objekt mit 3,5 Erdmassen erkannt werden könnte, wenn es sich innerhalb von 1000 AE bewegt, insbesondere im fernen Infrarot, mit einer Oberflächentemperatur von etwa 50 K.

Unterm Strich wäre es wahrscheinlich ratsam, zu versuchen, sowohl im fernen Infrarot als auch im sichtbaren Bereich zu erkennen, obwohl es selbst dann schwierig sein könnte, ihn zu erkennen. Angesichts der Parallaxe als primäres Bewegungsmittel sollte die Erkennung an mehreren Punkten in der Erdumlaufbahn erfolgen, wahrscheinlich sollte dieselbe Stelle im Abstand von etwa 90 Tagen abgesucht werden, um die maximale Bewegungsmöglichkeit zu bieten, da die Parallaxe nur sichtbar wäre, wenn die Bewegung von Die Erde stand senkrecht zum Standort des Objekts.