Buscando el Planeta 9 – Big Think

Nuestro sistema solar alguna vez tuvo nueve planetas. Luego echamos a Pluto del club porque era solo uno de muchos pocas cosas más allá de Neptuno. Plutón resulta ser el más grande de todos, colocándolo justo en la línea entre el planeta y el cinturón de Kuiper. La verdadera caza del noveno planeta, si la hay.

En los años pasados, Supongamos que los astrónomos Que otro planeta real, a unas 5-10 cuadras de la Tierra, se esconde lejos en el sistema solar, unas 20 veces más lejos que Plutón, manipulando de manera invisible las órbitas de todos los cuerpos similares a Plutón. ¿Podría ser verdad?

No debería haber luz (disminuyendo)

La mayoría de las cosas que vemos brillan en el cielo nocturno. Las estrellas irradian energía lumínica al espacio en todas las direcciones, y muy poca llega directamente a nuestros ojos y telescopios. La Luna, Venus y Júpiter son excepciones obvias. Dominan las noches de la Tierra al reflejar un poco de la salida masiva del sol. Sin embargo, la física determina fundamentalmente la cantidad de cosas que podemos ver a través del pensamiento.

(Un aspecto interesante: los asteroides grandes como Ceres pueden reflejar suficiente luz solar para ser vistos en telescopios, aunque son A unas pocas unidades astronómicas (AU) de distancia En el cinturón de asteróides. Obviamente, los objetos más pequeños tienden a reflejar menos luz. A veces notamos un error cerca de un pequeño asteroide Después del hecho.)

La iluminación de una fuente de luz disminuye con el cuadrado de la distancia s lejos de la fuente (es decir, 1/s²). Por ejemplo, la luz del sol que representa una distancia dos veces la órbita de la Tierra (s = 2 AU (cuatro veces más tenue que la luz solar en la órbita de la Tierra)s = 1 UA); Una fuente tres veces la órbita de la Tierra (s = 3 AU) atenuar nueve veces. Así, a medida que aumenta la distancia al sol, la luz solar disminuye significativamente. A 10 AU, la luz del sol es 100 veces más tenue; A 100 AU, la luz del sol es 10 000 veces más tenue.

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El mismo fenómeno, y la misma fórmula, se aplica a la luz reflejada. En otras palabras, la luz reflejada por un cuerpo celeste disminuye con la distancia. s Según la fórmula 1/s². Cuando duplicamos la pérdida de luz del sol hacia el cuerpo celeste (1/s²) con la pérdida de luz reflejada en el suelo (también 1/s²Resultado 1/s⁴ Pérdida total de luz. Esto significa que la luz reflejada por un objeto a una distancia de 100 unidades astronómicas se ve empequeñecida por un factor de 100 millones.

Este hecho significa que la cantidad de fotones emitidos por el Sol que rebotan en el objeto y regresan a nosotros se vuelve muy pequeño a medida que aumenta la distancia del objeto al Sol. Para sortear esto, podemos buscar la luz emitida por el propio objeto, que solo sería atenuada en 1/s² factor en lugar de 1/s⁴. ¿Como hacer?

Cada objeto en el universo emite diferentes tipos de radiación electromagnética dependiendo de su temperatura. Las estrellas irradian en el espectro visible y ultravioleta. La Tierra irradia en el infrarrojo. El propio espacio-tiempo irradia en el espectro de ondas de radio. Para un objeto lo suficientemente lejos, su radiación de calor parecerá más brillante que la luz solar que refleja. Por lo tanto, estamos buscando esta radiación, no la luz solar reflejada.

Buscando el Planeta 9

Esto nos lleva a la búsqueda del Planeta 9. Un gran equipo de astrónomos utiliza este concepto para buscar el posible planeta gigante en los extremos del Sistema Solar. Su última carta La investigación, que investigó distancias orbitales de aproximadamente 300-800 UA, describe que la cantidad de luz solar reflejada hacia la Tierra se atenúa unas 100 mil millones de veces. Por esta razón, el equipo buscó en su lugar las emisiones radiactivas del planeta. Dado que está tan lejos del Sol, es probable que este planeta sea muy frío, quizás 37-48 K (-393 a -373 grados Fahrenheit).

Los objetos irradian este frío solo en longitudes de onda muy grandes: microondas y ondas de radio. Él Telescopio de Atacama para Cosmología Fue diseñado para monitorear estas grandes longitudes de onda. Esto es increíble deforme El radiotelescopio está situado a una altitud de más de 17.000 pies en la ladera del volcán En el Desierto de Atacama en Chile.

Incluso utilizando la emisión en lugar de la reflexión, la señal predicha del Planeta 9 seguiría siendo demasiado débil para encontrarla en una sola imagen. Además, el uso de una exposición prolongada (timelapse o Unir En el lenguaje de la física) capturar más fotones desdibujará el movimiento del cuerpo orbital. Entonces, en cambio, los investigadores recurrieron al conjunto masivo de imágenes tomadas durante siete años por el telescopio y calcularon todas las órbitas razonables posibles del Planeta 9 que caían en el conjunto de imágenes. Para cada órbita, calcularon dónde estaba el planeta y encontraron las ubicaciones correspondientes en las imágenes. Luego (en sentido figurado) apilan las imágenes una encima de la otra y modifican cada una para que las ubicaciones potenciales se superpongan. (Quizás de manera poco creativa, este método se llama «cambiar y apilar».) Cuando se suman, una mota de un planeta real podría congelarse de un fondo de ruidos borrosos.

Los primeros resultados fueron anticlimáticos: negativos. Pero el resultado aún fue valioso porque mostró que parte de las posibles órbitas del Planeta 9 no existe. Para un planeta cinco veces la masa de la Tierra, se excluyó el 17%; Para diez de los planetas con masa terrestre, se excluyó alrededor del 9%.

En tales estudios, el objetivo es encontrar la cosa o descartar el 100% de las posibilidades (es decir, afirmar que no existe). La dificultad de ver cosas tan lejanas en nuestro sistema solar es tan grande que eliminar un pequeño porcentaje de planetas potenciales es un logro en sí mismo. Los estudios adicionales continuarán arrojando un pequeño porcentaje a la vez. Mientras tanto, el único candidato para el Planeta 9 es el pobre Plutón, que suplica volver a su puesto.