Planet-planet trans-Neptunus hipotetis yang mengorbit Matahari

Planet HD 106906 b ditemukan pada 650 AU dari bintang induknya, bintang yang tidak jauh berbeda dari Matahari. Fomalhaut b juga merupakan planet muda yang mengorbit sangat jauh dari bintangnya.

Kedua planet ini ditemukan terutama karena mereka cukup muda untuk tetap cukup panas untuk dilihat dalam inframerah. Saya pikir bahwa planet tua dalam orbit yang sangat tinggi akan memiliki suhu di bawah 10K, dan karenanya menjadi hitam dan tidak terlihat.

Beberapa orang setuju dengan hipotesis bahwa, di Tata Surya kita, di suatu tempat di luar Neptunus, beberapa planet non-kerdil mungkin mengorbit Matahari. Keberadaan HD 106906 b dan Fomalhaut b menunjukkan bahwa ini mungkin. Apa peluang yang bisa kita temukan setidaknya satu dari planet-planet ini di Tata Surya kita? Jika mereka ada, bagaimana kita dapat menemukannya?

Penemuan Planet Sembilan yang mungkin baru-baru ini oleh Batygin & Brown (2016) telah menimbulkan kegemparan, di komunitas astronomi, Astronomi Stack Exchange, dan seluruh dunia. Ini, tentu saja, sebagian karena setiap penyebutan penemuan semacam itu akan menyebabkan kegemparan, tetapi juga sebagian karena probabilitas yang diklaim jika pergerakan Obyek Trans-Neptunian (TNO) murni berdasarkan kebetulan: 0,007% , atau 1 dari 14.000, yang sesuai dengan probabilitas ~ 3,8 $\sigma$ .

Yang mengatakan, probabilitas sebenarnya bahwa planet ini ada sedikit lebih rendah - 90%, menurut Brown , dan 68,3%, menurut Greg Laughlin , seorang astronomi di UC-Santa Cruz yang mengetahui hasil sebelum publikasi kertas. Perbedaan antara peluang ini dan peluang yang disebutkan dalam makalah ini disebabkan oleh fakta bahwa mungkin ada faktor-faktor lain yang berkontribusi yang dapat menyebabkan pergerakan TNO - dan juga bahwa angka-angka informal ini lebih seperti dugaan daripada perkiraan.

Jawaban untuk Mengapa "Planet ke-9" belum terdeteksi? telah memberikan berbagai metode yang tidak akan berfungsi dalam kasus Planet Nine, dan mengapa mereka tidak berhasil. Selain kemungkinan yang jelas bahwa Planet Nine tidak ada, berikut adalah beberapa di antaranya:

• Mungkin bingung dengan bintang latar belakang, menyatu dengan Bima Sakti. ^[1]
• Ini jauh, dan redup - mungkin 22 ^nd objek besarnya. ^{[1] , [2]}
• Sebagian besar metode untuk mendeteksi exoplanet tidak akan berfungsi, termasuk ^[3]
  • Kecepatan radial.
  • Transit.
  • Microlensing gravitasi
  • Pencitraan langsung.
• Survei sebelumnya tidak terlihat cukup mendalam, mendalam, tetapi di area lain di langit, atau mencakup panjang gelombang di mana planet ini tidak muncul. ^[4] Ini adalah masalah lain dengan penggunaan WISE yang dirinci dalam jawaban MBR di sini . Masalah lain adalah bahwa planet ini mungkin tidak cukup besar untuk WISE melihatnya, dan sangat jauh. Mungkin juga dingin dan memiliki albedo rendah, membuat deteksi langsung menjadi sulit.

Saya mengemukakan semua ini karena, yang mengejutkan, kasus Planet Nine sangat relevan dengan pendeteksian planet-planet lain yang Anda sebutkan dalam pertanyaan Anda.

HD 106906 b

Ada beberapa kesamaan di sini antara planet ini dan Planet Sembilan.

• HD 106906 b memiliki orbit dengan sumbu semi-mayor minimal 650 AU. Sebagai perbandingan, Planet Sembilan diperkirakan memiliki sumbu semi-mayor sekitar 700 AU, menurut perkiraan di koran. Yang mengatakan, sifat orbital lainnya tidak diketahui untuk HD 106906 b dan mungkin berbeda.
• HD 106906 b memiliki massa sekitar 11 massa Bumi; Planet Sembilan memiliki massa sekitar 10 massa Bumi.

Satu perbedaan adalah bahwa HD 106906 b mungkin telah terbentuk di mana ia berada saat ini. Hamburan, seperti yang dialami Planet Nine, tampaknya tidak mungkin. Ini berarti bahwa keduanya dapat memiliki komposisi yang berbeda - walaupun saya akan berpikir bahwa keduanya mungkin raksasa es atau sisa-sisa daripadanya, mengingat di mana mereka terbentuk.

Singkatnya, HD 106906 b mungkin sangat mirip dengan Planet Nine, dan sementara kita tidak tahu banyak tentang kedua properti, tampaknya aman untuk mengatakan bahwa metode dan masalah deteksi akan serupa.

Fomalhaut b

Fomalhaut b agak berbeda. Sumbu semi-mayornya adalah ~ 177 AU - jauh lebih kecil dari dua planet lain ini - dan bisa berada di mana saja dari 10 massa Bumi hingga beberapa ratus massa Bumi.

Yang cukup menarik, Fomalhaut b juga terdeteksi secara tidak langsung, seperti Planet Nine. Sebuah celah ditemukan di cakram debu Fomalhaut, yang hanya bisa disebabkan oleh planet raksasa. Belakangan, foto itu langsung dicitrakan.

Deteksi langsung mungkin dilakukan jika Fomalhaut b berada di Tata Surya, terutama mengingat ukuran dan massanya yang lebih besar. Selain itu, ini akan berdampak besar pada TNO. Namun, itu akan menjadi raksasa gas, bukan raksasa es, jadi akan sulit untuk menjelaskan bagaimana ia bergerak sejauh ini.

Saya membahas planet-planet itu untuk mengambil jalan memutar sedikit dan berbicara tentang apa yang mungkin (dan mungkin tidak) berada di luar Neptunus. Saya akan lebih eksplisit di sini.

Apa yang bisa melampaui Neptunus

• Raksasa es, seperti Planet Sembilan, atau sisa-sisa satu. Ini akan dibentuk lebih dekat di, dekat Yupiter dan Saturnus, yang ada dalam periode resonansi dengan Saturnus. Resonansi planet raksasa lainnya juga akan ada. Kemudian ketidakstabilan memecahkan resonansi, membawa raksasa es ke dalam menuju Saturnus dan kemudian Jupiter, di mana ia terlempar keluar. Ini mengubah orbit dari empat raksasa gas lainnya. Saya berbicara tentang ini adalah jawaban saya yang lain , yang sepertinya terus saya rujuk.

  Yang mengatakan, jawaban awal salah, yang sejak itu saya catat, dan direvisi. Perkiraan Batygin menemukan bahwa Planet Nine akan dikeluarkan berjuta-juta tahun sebelum resonansi diduga rusak (menurut bukti dari Late Heavy Bombardment ). Namun, ini tidak berarti bahwa tidak mungkin ada raksasa keenam. Simulasi Nesvorný & Morbidelli (2012) yang mengeksplorasi evolusi Tata Surya dengan empat, lima, dan enam planet raksasa menemukan beberapa hasil bagus dengan lima dan enam planet raksasa.

• Sebuah super-Earth atau mini-Neptunus . ¹ Ini adalah planet yang paling banyak 10 massa Bumi. Super-Earth akan menjadi planet terestrial dengan atmosfer tebal; mini-Neptunus akan menjadi planet gas. Perhatikan bahwa nama-nama ini tidak mengatakan apa pun tentang komposisi mereka - misalnya, super-Bumi tidak selalu layak huni.
• Sesuatu yang lain Wilayah ini belum dieksplorasi dengan baik, dan mungkin ada beberapa benda tak terduga lainnya. Objek semacam ini kemungkinan akan menjadi dingin, karena WISE (lihat bagian selanjutnya) mungkin telah mendeteksinya.

Apa yang tidak mungkin melampaui Neptunus

• Raksasa gas. ² The Wide-field Infrared Survey Explorer tidak menemukan benda bermassa Saturnus hingga 10.000 AU, dan tidak ada benda bermassa Jupiter hingga 26.000 AU .

  

  Ini, tentu saja, selain banyak planet lain yang tidak ada . Bagaimanapun, ini kemungkinan besar kita telah mendeteksi Fomalhaut b sekarang, jika itu ada di Tata Surya.

Jadi, dengan asumsi bahwa ada adalah sesuatu yang luar Neptunus, bagaimana kita bisa halus itu? Nah, sekarang keberadaannya telah dihipotesiskan dan kita tahu di mana seharusnya , para astronom dapat mengubah teleskop menuju lokasi itu dan menggunakan pencitraan langsung.

Sudah ada kegembiraan karena Subaru Telescope akan digunakan . Teleskop optik (dan mungkin inframerah dan panjang gelombang lainnya) lainnya kemungkinan besar akan digunakan juga. Jawaban untuk Panjang gelombang apa yang paling baik mendeteksi "planet ke-9"? (terutama jawaban Rob Jeffries) menunjukkan bahwa panjang gelombang optik dan inframerah / dekat-inframerah akan menjadi pilihan terbaik. Sampai hari ini (24/1/2016), kita hanya bisa berspekulasi tentang instrumen apa yang akan digunakan, dan apa peluang mereka untuk menemukan planet ini - jika ada.

Siapa tahu? Mungkin sesuatu yang tidak terduga akan muncul.

^{1 Sekarang kita masuk ke berbagai hal yang bisa terjadi di Planet Sembilan. Jawaban saya terhadap objek massa planet seperti apa yang akan dilakukan Planet Sembilan? membahas hal ini, tetapi ada jawaban yang lebih baik untuk planet Kesembilan - apa lagi yang bisa terjadi? dari milikku.
2 Hati-hati dengan perbedaan antara raksasa es dan raksasa gas .}

Jika planet seperti itu ada, WISE harus mengamatinya. WISE adalah satelit inframerah yang mencitrakan seluruh langit. Khususnya:

• itu mampu mendeteksi apa pun dengan suhu di atas 70-100 K, sedangkan exoplanet paling keren yang diketahui berada dalam kisaran 100 K (lihat histogram di bawah, diambil dari Katalog Exoplanets );
• itu mampu mendeteksi objek yang lebih besar dari 1 km hingga 3 AU dari Matahari, atau benda dari 2-3 massa Jupiter dalam jarak hingga 7-10 tahun cahaya (jadi kira-kira hingga 440.000 hingga 630.000 AU, lihat di sini dan di sini );

jadi saya akan mengatakan bahwa keberadaannya cukup dikesampingkan sekarang.