假想的跨海王星行星绕太阳运行


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HD 106906 b行星距离其主恒星650 AU被发现,该恒星与太阳没有太大不同。Fomalhaut b还是一颗年轻的行星,它的运行距离其恒星很远。

发现这两个行星的主要原因是它们还很年轻,仍然很热,无法在红外中看到。我认为轨道很高的旧行星的温度低于10K,因此是黑色且不可见的。

有些人同意这样的假设:在我们的太阳系中,海王星以外的某个地方,一些非矮行星可能正在绕太阳公转。HD 106906 b和Fomalhaut b的存在表明这是可能的。在我们的太阳系中找到至少其中一颗行星的几率是多少?如果确实存在,我们如何找到它们?



Answers:


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近期可能发现的星球九Batygin和布朗(2016)引起了不小的轰动,在天文学界,天文堆栈交流,与世界其他地区。当然,这部分是因为对这种发现的任何提及都会引起轰动,但部分原因是,如果跨海王星天体(TNO)的运动纯粹是偶然的,那么所声称的可能性为0.007%或1在14000,其对应于3.8〜的概率σ

也就是说,这颗行星存在的实际概率要低一些- 据Brown称为90%,而根据加州大学圣克鲁斯分校的天文学家Greg Laughlin则为68.3%,他在论文发表之前就知道了结果。这些赔率与本文中提到的赔率之间的差异是由于以下事实:也许还有其他可能导致TNO运动的因素-而且这些非正式数字更像是猜测而不是估计。

为何尚未检测到“第9行星”的答案已经给出了在第九号星球上无法使用的各种方法,以及为什么它们不起作用。除了很明显的可能性,“九号星球”根本不存在,还有一些:

  • 它可能会与背景星相混淆,并与银河系融为一体。[1]
  • 这是远,朦胧-也许是22 大小的对象。[1][2]
  • 大多数探测系外行星的方法都行不通,包括[3]
    • 径向速度。
    • 过境。
    • 引力微透镜
    • 直接成像。
  • 先前的勘测或者不够深入,而在天空的其他区域看起来不够,或者覆盖了这个行星没有出现的波长。[4]使用WISE详细信息是另一个问题在MBR的答案中。其他问题是,行星可能不够大,WISE无法看到它,而且距离极远。它也可能很冷,反照率低,很难直接检测。

我提出所有这些是因为,令人惊讶的是,第九行星的情况与您在问题中提到的其他行星的发现非常相关。

HD 106906 b

这颗行星与第九颗行星之间存在一些相似之处。

  • HD 106906b的半长轴轨道至少为650 AU。相比之下,根据该论文的估计,第九行星被认为具有约700 AU的半长轴。也就是说,HD 106906b的其他轨道特性未知,并且可能有所不同。
  • HD 106906b的质量约为11地球质量;九号行星的质量约为10地球质量。

一个区别是HD 106906b可能已经形成在当前位置。像第九星球一样经历的散射似乎是不可能的。这意味着两者可能具有不同的成分-尽管我认为它们可能是冰巨人或其遗骸(鉴于它们的形成地点)。

简而言之,HD 106906b可能与“九号行星”非常相似,尽管我们对这两个属性都不了解很多,但可以肯定地说检测方法和问题都将相似。

Fomalhaut b

Fomalhaut b有点不同。它的半长轴约为177 AU-比其他两个行星小得多-可能在10个地球质量到数百个地球质量之间。

有趣的是,像第九行星一样,Fomalhaut b也被间接检测到。在Fomalhaut的尘埃盘中发现了一个缝隙,该缝隙只能由巨大的行星引起。后来,它被直接成像。

如果Fomalhaut b位于太阳系中,则可能直接检测是可能的,尤其是考虑到它的大小和质量。此外,这将对TNO产生巨大影响。但是,它将是一个天然气巨人,而不是一个冰巨人,因此很难解释它迄今为止如何发展。


我讨论了这些行星以绕道而行,并讨论了海王星以外可能存在(或可能没有发生)的事情。我在这里更明确。

海王星之外可能还有什么

  • 冰巨人,例如第九星球,或其中一个的遗骸。这将在木星和土星附近形成,而木星和土星在与土星共鸣的时期内存在。其他巨行星共振也将存在。然后,不稳定打破了共鸣,将冰巨星向内引向土星,然后朝木星向外抛。这改变了其他四个天然气巨头的轨道。我谈到这是我的另一个答案,我似乎一直在引用它。

    就是说,最初的答案是错误的,此后我已经指出并进行了修改。Batygin的估计发现,九号行星可能在共振被认为破裂之前已经被抛射了很多很多百万年(根据晚期重型轰炸的证据)。但是,这并不意味着不可能有第六个巨人。Nesvorný&Morbidelli(2012)的模拟探索了由四颗,五颗和六颗巨型行星组成的太阳系的演化过程,发现五颗和六颗巨型行星取得了一些良好的结果。

  • 一个超级地球迷你海王星1这些是至多10个地球质量的行星。超级地球将是大气层浓厚的地球行星。迷你海王星将是气体行星。请注意,这些名称并未对其组成作任何其他说明-例如,超级地球不一定适合居住。
  • 还有别的 该地区尚未得到很好的探索,可能还有一些其他不可预见的对象。这种物体可能很冷,因为WISE(请参阅下一节)可能已经检测到它了。

海王星无法超越


因此,假设存在东西海王星以外,我们怎么能罚款呢?好了,现在已经假设了它的存在,并且我们知道它应该在哪里,天文学家可以将望远镜转向该位置并使用直接成像。

令人兴奋的是,将使用斯巴鲁望远镜。其他光学望远镜(可能还有红外线和其他波长的望远镜)也很可能会被使用。答案是什么波长才能最好地检测“第9颗行星”?(尤其是Rob Jeffries的回答)表明,光学和红外/近红外波长将是最佳选择。截至今天(2016年1月24日),我们只能推测将使用哪些其他仪器,以及它们找到该星球的机会(如果存在)。

谁知道?也许还会出现其他意外情况。


1现在我们进入第九星球可能会发生的变化。我对第九行星将是哪种类型的行星质量物体的回答?涵盖了这一点,但对第九颗行星有更好的答案-还能是什么?比我的
2。小心冰巨人天然气巨人之间的区别。


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如果存在这样的行星,WISE应该对其进行观察。WISE是一幅红外卫星,对整个天空进行了成像。尤其是:

  • 它能够探测到温度在70-100 K以上的任何物体,而已知的最凉爽的系外行星则在100 K范围内(请参见下面的直方图,摘自《系外行星目录》);
  • 它能够检测到距太阳1千米远至3 AU的物体,或2-3个木星质量的物体,其距离可达7到10光年(大约可达440,000至630,000 AU,请参见此处此处));

所以我想说现在已经排除了它的存在。

在此处输入图片说明


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它存在但温度比该温度低得多的几率是多少,比如说10K到15K?还是地球大小或超地球的岩石?
Victor Stafusa 2013年

@VictorStafusa我还没有进行计算,但是我不认为这么大的物体会这么冷。可能有岩石大小的地球大小的星球。但是您可能想将其作为一个单独的问题提出。
gerrit 2015年

@MBR:明智之举无法检测到一切。它恰好在计算第九颗行星的位置处具有不可检测的质量半长轴窗口。
AtmosphericPrisonEscape

海王星和天王星的温度都比探测到的最冷的系外行星温度低。可以合理假设行星的温度会比该温度低很多。
userLTK '16
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