Hipotéticos planetas transneptunianos que orbitan alrededor del Sol

El planeta HD 106906 b se encontró a 650 UA de su estrella de origen, una estrella no muy diferente del Sol. Fomalhaut b también es un planeta joven que orbita muy lejos de su estrella.

Estos dos planetas fueron descubiertos principalmente porque son lo suficientemente jóvenes como para estar aún lo suficientemente calientes como para ser vistos en el infrarrojo. Creo que los viejos planetas en órbitas muy altas tendrían temperaturas inferiores a 10K y, por lo tanto, serían negros e invisibles.

Algunas personas están de acuerdo con la hipótesis de que, en nuestro Sistema Solar, en algún lugar más allá de Neptuno, algunos planetas no enanos podrían estar orbitando alrededor del Sol. La existencia de HD 106906 by Fomalhaut b sugiere que esto es posible. ¿Cuáles son las probabilidades de que podamos encontrar al menos uno de estos planetas en nuestro Sistema Solar? Si existen, ¿cómo podríamos encontrarlos?

El posible descubrimiento reciente de Planet Nine por Batygin & Brown (2016) ha causado un gran revuelo en la comunidad de astronomía, Astronomy Stack Exchange y el resto del mundo. Esto se debe, en parte, en parte a que cualquier mención de tal descubrimiento causará un gran revuelo, pero también se debe en parte a la probabilidad alegada si los movimientos de los Objetos Transneptunianos (TNO) son puramente casuales: 0.007% , o 1 en 14,000, que corresponde a una probabilidad de ~ 3.8 $\sigma$ .

Dicho esto, la probabilidad real de que este planeta exista es un poco menor: 90%, según Brown , y 68,3%, según Greg Laughlin , una astronomía en UC-Santa Cruz que conocía los resultados antes de la publicación del artículo. La diferencia entre estas probabilidades y las probabilidades mencionadas en el documento se debe al hecho de que quizás haya otros factores contribuyentes que podrían haber causado los movimientos de los TNO, y también que estos números informales son más como conjeturas que estimaciones.

Las respuestas a ¿Por qué no se ha detectado ya el "Noveno planeta"? Ya he dado una variedad de métodos que no funcionarán en el caso del Planeta Nueve, y por qué no han funcionado. Además de la posibilidad obvia de que el Planeta Nueve simplemente no existe, aquí hay algunos de ellos:

• Puede confundirse con una estrella de fondo, que se mezcla con la Vía Láctea. ^[1]
• Es muy lejos, y DIM - tal vez un 22 ^nd objeto magnitud. ^{[1] , [2]}
• La mayoría de los métodos para detectar exoplanetas no funcionarán, incluido ^[3]
  • Velocidad radial.
  • Tránsito.
  • Microlente gravitacional
  • Imagen directa.
• Las encuestas previas no se ven lo suficientemente en profundidad, en profundidad, sino en otras áreas del cielo, o cubren longitudes de onda en las que este planeta no aparece. ^[4] Este es otro problema con el uso de WISE detallado en la respuesta de MBR aquí . Otros problemas son que el planeta probablemente no sea lo suficientemente masivo como para que WISE lo vea, y está extremadamente lejos. También puede estar frío y tener un albedo bajo, lo que dificulta la detección directa.

Traigo todo esto porque, sorprendentemente, el caso del Planeta Nueve es muy relevante para la detección de estos otros planetas que mencionaste en tu pregunta.

HD 106906 b

Aquí hay varias similitudes entre este planeta y el Planeta Nueve.

• HD 106906 b tiene una órbita con un eje semi-mayor de al menos 650 UA. En comparación, se cree que el Planeta Nueve tiene un eje semi-mayor de aproximadamente 700 UA, según las estimaciones en el documento. Dicho esto, se desconocen otras propiedades orbitales para HD 106906 by pueden diferir.
• HD 106906 b tiene una masa de aproximadamente 11 masas terrestres; El Planeta Nueve tiene una masa de aproximadamente 10 masas terrestres.

Una diferencia es que HD 106906 b puede haberse formado donde está en este momento. La dispersión, como experimentó el Planeta Nueve, parece ser poco probable. Esto significa que los dos podrían tener diferentes composiciones, aunque creo que ambos podrían ser gigantes de hielo o sus restos, dado el lugar donde se formaron.

En resumen, HD 106906 b puede ser muy similar al Planeta Nueve, y aunque no sabemos mucho sobre ninguna de las propiedades, parece seguro decir que los métodos y problemas de detección serían similares.

Fomalhaut b

Fomalhaut b es un poco diferente. Su eje semi-mayor es ~ 177 UA, mucho más pequeño que estos otros dos planetas, y puede ser de 10 masas terrestres a varios cientos de masas terrestres.

Curiosamente, Fomalhaut b también se detectó indirectamente, al igual que el Planeta Nueve. Se encontró una brecha en el disco de polvo de Fomalhaut, que solo pudo haber sido causado por un planeta masivo. Más tarde, fue directamente fotografiado.

La detección directa podría ser posible si Fomalhaut b estuviera en el Sistema Solar, especialmente dado su mayor tamaño y masa. Además, tendría un enorme impacto en los TNO. Sin embargo, sería un gigante gaseoso, no un gigante de hielo, por lo que sería difícil explicar cómo se movió hasta ahora.

Discutí esos planetas para tomar un pequeño desvío y hablar sobre lo que podría (y no) estar más allá de Neptuno. Seré más explícito aquí.

¿Qué podría estar más allá de Neptuno?

• Un gigante de hielo, como el Planeta Nueve, o los restos de uno. Esto se habría formado más cerca, cerca de Júpiter y Saturno, que existió en un período de resonancia con Saturno. También habrían existido otras resonancias de planetas gigantes. Luego, una inestabilidad rompió las resonancias, llevando al gigante de hielo hacia adentro hacia Saturno y luego a Júpiter, donde fue arrojado hacia afuera. Esto cambió las órbitas de los otros cuatro gigantes gaseosos. Hablé sobre esto, es otra respuesta mía , a la que parece estar haciendo referencia continuamente.

  Dicho esto, la respuesta inicial fue incorrecta, lo cual he notado desde entonces, y fue revisada. Las estimaciones de Batygin encontraron que el Planeta Nueve habría sido expulsado muchos, muchos, millones de años antes de que supuestamente se rompieran las resonancias (según la evidencia del Bombardeo Pesado Tardío ). Sin embargo, esto no significa que no podría haber habido un sexto gigante. Las simulaciones Nesvorný y Morbidelli (2012) que exploraron la evolución de un Sistema Solar con cuatro, cinco y seis planetas gigantes encontraron algunos buenos resultados con cinco y seis planetas gigantes.

• Una súper Tierra o mini Neptuno . ¹ Estos son planetas que son, como máximo, 10 masas terrestres. Las Súper Tierras serían planetas terrestres con atmósferas espesas; Las mini-Neptunas serían planetas gaseosos. Tenga en cuenta que estos nombres no dicen nada más sobre sus composiciones; por ejemplo, las súper-Tierras no son necesariamente habitables.
• Algo más. La región aún no se ha explorado bien, y podría haber otros objetos imprevistos. Es probable que este tipo de objeto esté frío, ya que WISE (consulte la siguiente sección) podría haberlo detectado de otra manera.

Lo que no puede estar más allá de Neptuno

• Un gigante gaseoso. ² El Explorador de prospección infrarroja de campo amplio no encontró objetos de masa de Saturno de hasta 10,000 UA, ni objetos de masa de Júpiter de hasta 26,000 UA .

  

  Esto es, por supuesto, además de muchos otros planetas que no pueden existir . De todos modos, es muy probable que ya hayamos detectado Fomalhaut b, si estuviera en el Sistema Solar.

Así, en el supuesto de que no es algo más allá de Neptuno, ¿cómo podemos imponer una multa? Bueno, ahora que su existencia ha sido hipotetizada y sabemos dónde debería estar, los astrónomos pueden girar los telescopios hacia esa ubicación y usar imágenes directas.

Ha habido algo de emoción porque se usará el telescopio Subaru . Es probable que también se utilicen otros telescopios ópticos (y posiblemente infrarrojos y otras longitudes de onda). Respuestas a ¿Qué longitud de onda para detectar mejor el "noveno planeta"? (especialmente la respuesta de Rob Jeffries) indican que las longitudes de onda ópticas e infrarrojas / infrarrojas cercanas serán la mejor opción. A partir de hoy (24/01/2016), solo podemos especular sobre qué otros instrumentos se utilizarán y cuáles son sus posibilidades de encontrar este planeta, si es que existe.

¿Quién sabe? Quizás aparezca algo más inesperado.

^{1 Ahora nos adentramos en las diferentes cosas que podría ser el Planeta Nueve. Mi respuesta a ¿Qué tipo de objeto de masa planetaria sería el Planeta Nueve? cubre esto, pero hay mejores respuestas para el Noveno planeta: ¿qué más podría ser? que el mío.
2 Tenga cuidado con la diferencia entre un gigante de hielo y un gigante de gas .}

Si tal planeta existe, WISE debería observarlo. WISE es un satélite infrarrojo que tomó imágenes de todo el cielo. En particular:

• fue capaz de detectar cualquier cosa con una temperatura superior a 70-100 K, mientras que los exoplanetas más frescos conocidos están en el rango de 100 K (vea el histograma a continuación, tomado del Catálogo de Exoplanetas );
• fue capaz de detectar objetos de más de 1 km hasta 3 UA del Sol, u objetos de 2-3 masas de Júpiter en una distancia de hasta 7-10 años luz (tan aproximadamente de 440,000 a 630,000 UA, ver aquí y aquí );

entonces diría que su existencia está bastante descartada ahora.