Panjang gelombang apa yang paling baik mendeteksi "planet ke-9"?

Kita tahu bahwa sinar matahari yang dipantulkan akan membuat mendeteksi planet ke-9 sangat sulit dalam cahaya tampak. Apakah ada band lain yang lebih mungkin untuk mendeteksinya? Berapa suhu permukaan objek ini, dan apa artinya tentang panjang gelombang deteksi optimalnya?

Refleksi langsung sinar matahari adalah skenario yang paling mungkin untuk penemuan planet kesembilan, namun itu tidak berlaku jika objek tersebut memiliki albedo yang sangat rendah. Saya berasumsi Anda tertarik pada panjang gelombang apa yang akan dipancarkan planet ini.

Untuk suhu permukaan, rotasi planet itu penting. Jika dikunci dengan satu sisi menghadap matahari, atau berputar sangat lambat, pusat matahari yang menghadap belahan bumi memancarkan energi sebanyak yang didapatnya dari Matahari. Pada 60 AU, fluks matahari sekitar 0,38 W / m². Menggunakan hukum Stefan-Boltzmann , kami memperoleh suhu permukaan kesetimbangan 51 K (yang merupakan suhu permukaan tertinggi yang mungkin, dengan asumsi tidak memiliki atmosfer). Hukum perpindahan Wien memberi tahu kita bahwa radiasi dari objek 51 k memuncak pada panjang gelombang 57 μm (infra-red).

Untuk benda yang berputar, suhu ekuator adalah 38 K, dengan radiasi memuncak pada 78 μm (masih infra merah).

Menggunakan albedo 0,5, puncaknya adalah 68 μm dan 90 µm untuk masing-masing badan yang tidak berputar dan berputar. Perhatikan bahwa ini hanya untuk wilayah khatulistiwa, panjang gelombang puncak sebenarnya akan sedikit lebih tinggi, termasuk dalam spektrum infra merah jauh. Juga, tingginya ketidakpastian rotasi, albedo dan massa (massa penting untuk panas internal), membuatnya tidak mungkin untuk mendapatkan akurasi yang lebih tinggi dari itu

60 au adalah jarak perihelion yang sangat optimis untuk planet kesembilan, jadi untuk jarak yang lebih realistis katakanlah 200 au, tidak mungkin untuk mengamati itu dalam spektrum IR, jika ia tidak memiliki sumber panas internal yang signifikan.

Kemungkinan planet 9 diperkirakan sekitar 10 massa Bumi dan tidak mungkin menjadi raksasa gas (mungkin inti dari raksasa gas yang "terganggu"). Dengan demikian, itu tidak akan menghasilkan luminositas yang signifikan itu sendiri dan akan berbatu, atau lebih mungkin, karakter es. Dengan demikian hanya akan terlihat oleh cahaya yang dipantulkan.

Pertimbangan untuk mencari panjang gelombang apa yang menyeimbangkan sensitivitas instrumen yang ada dengan kemungkinan spektrum objek. Ini pada gilirannya tergantung pada spektrum matahari dan ketergantungan panjang gelombang reflektifitas (Albedo).

Untuk sebagian besar objek es, termasuk objek Pluto dan Trans-Neptunus, reflektansi meningkat menjadi merah dan hampir inframerah, sedangkan spektrum matahari memuncak pada panjang gelombang yang lebih pendek. Ini menunjukkan bahwa pencarian sebaiknya dilakukan dengan instrumen optik bidang lebar di pita R atau r 'sekitar 600 nm.

Faktor lebih lanjut dalam menemukan kandidat adalah bahwa Anda harus mencakup area yang luas. Ini hanya layak pada panjang gelombang optik dan NIR kecuali objek cukup terang di pertengahan IR untuk muncul di WISE (yang saya yakin sedang diperiksa secara menyeluruh). Siaran pers yang saya lihat mengatakan SUBARU sedang digunakan untuk pencarian. Saya berani bertaruh mereka menggunakan bidang setengah derajat Suprime-Cam pada panjang gelombang optik dan tidak mengejar pencitraan mid-IR COMICS dengan bidang arcsecond 42x32 itu !

Mengonfirmasi seorang kandidat harus mudah, mengingat paralaks yang sangat besar dan gerakan yang tepat diharapkan.

Ada dua cara dasar untuk mendeteksi objek semacam itu. Pertama adalah mendeteksinya melalui sinar matahari yang dipantulkan. Yang kedua adalah dari panas yang dihasilkannya. Kita sudah tahu bahwa cahaya yang dipantulkan dari objek semacam itu kemungkinan besarnya sekitar 16,5. Untuk menentukan inframerah, kita harus memperkirakan suhu

Suhu sangat tergantung pada komposisi. Untuk kesederhanaan, mari kita asumsikan komposisi yang mirip dengan Bumi, dan diciptakan sekitar waktu yang sama dengan bagian Tata Surya lainnya. Asumsi-asumsi ini mungkin tidak terbukti valid, tetapi mereka di antara kemungkinan yang dibahas. Panas internal bumi, pada kenyataannya, setidaknya 50% dari peluruhan radioaktif, menurut Scientific America . Tentu saja, itu hanya panas internal, tidak semua itu akan sampai ke permukaan.

Planet yang diusulkan ini agak mirip dengan "Rogue Planet" , di mana cakram gas kecil runtuh ke planet tanpa bintang, atau dikeluarkan dari sistem inang mereka. Sedikit yang adil juga tergantung pada apakah ada bulan yang cukup besar dari objek tersebut. Jika demikian, maka pemanasan pasang surut akan secara dramatis meningkatkan suhu objek. Penentuan seperti itu tidak dapat dilakukan tanpa observasi, tetapi itu mungkin. Suasana juga akan membantu menjaga planet ini dari titik beku. Sebuah makalah untuk mendeteksi planet jahat datang dari Abbott dan Switzer. Mereka berhipotesis bahwa objek 3,5 Earth Massa dapat dideteksi jika datang dalam 1000 AU, khususnya dalam inframerah jauh, dengan suhu permukaan sekitar 50 K.

Intinya, mungkin akan lebih bijaksana untuk mencoba mendeteksi keduanya dalam infra merah jauh, maupun yang terlihat, meskipun mungkin sulit untuk dideteksi, bahkan kemudian. Mengingat paralaks sebagai alat gerak utama, deteksi harus dilakukan di beberapa titik di orbit Bumi, mungkin tempat yang sama harus dicari sekitar 90 hari terpisah untuk memberikan kesempatan maksimum untuk bergerak, karena paralaks hanya akan terlihat jika gerakan Bumi tegak lurus dengan lokasi objek.