الفلك

ما مدى سطوع الشمس التي ستظهر من الكوكب التاسع الافتراضي الذي اقترحه معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا؟

ما مدى سطوع الشمس التي ستظهر من الكوكب التاسع الافتراضي الذي اقترحه معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا؟

يقال إن الكوكب التاسع النظري ، الذي اقترحه مايك براون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وكونستانتين باتيجين ، له مدار يتراوح بين 15 و 20 ألف عام. ما مدى سطوع الشمس تقريبًا من أوج الكوكب التاسع والحضيض؟


بين 1/40000 دولار و 1 / 8000.000 دولار من السطوع كما يُرى من الأرض ، اعتمادًا على ما سيكون عليه المدار الفعلي ، ومكان الكوكب في فترة مداره البالغة 15000 دولارًا سنويًا.

ينخفض ​​السطوع بمقدار $ dfrac {1} {r ^ 2} $ مع المسافة من مصدر الضوء. يبلغ سعر الأرض $ 1 ~ textrm {AU}. $ يبلغ سعر الكوكب النظري 200 دولارًا أمريكيًا ~ textrm {AU} $ عندما يكون الأقرب إلى الشمس ، ويصل سعره إلى 2800 دولارًا أمريكيًا ~ textrm {AU} $ عند النقطة الأبعد عن الشمس في الطرف العلوي من المدار المقدر.


لذلك على سبيل المثال 1/200 ^ 2 = 1/40000 دولار من السطوع (النصوع) كما يُرى من الأرض.

لكيفية تجربة الإنسان ، يمكننا التحويل إلى قيمة التعريض كما هو مستخدم في التصوير الفوتوغرافي: الفرق في قيمة التعريض (توقف التصوير الفوتوغرافي) هو $ log 2 $ من نسبة الإنارة ، لذلك سيكون لدينا 15 دولارًا إلى 23 دولارًا. توقف ضوء أقل مما هو على الأرض. سعر مشمس الظهيرة على الأرض هو 15 دولارًا ~ textrm {EV}. $

لذا فإن السطوع عند الظهيرة على سطح الكوكب سيكون:

  • عند 200 دولار ~ textrm {AU} ، يكون مدار الكوكب $ هو الأقرب إلى الشمس: حوالي $ 0 ~ textrm {EV} ، $ تقريبًا مثل الداخل ذي الإضاءة الخافتة

  • 400 دولار ~ textrm {AU} ، الحد الأدنى بالدولار على المحور شبه الرئيسي: $ -2 ~ textrm {EV} ، $ مشابه لمنظر طبيعي أضاءه البدر

  • 1500 دولار ~ textrm {AU} ، الحد الأعلى بالدولار على المحور شبه الرئيسي: $ -6 ~ textrm {EV} ، $ مشابه للمناظر الطبيعية المضاءة بربع قمر

  • $ 2800 ~ textrm {AU} ، الحد الأعلى بالدولار على الأوج (النقطة في المدار الأبعد عن الشمس): $ -8 ~ textrm {EV}. $ قد يكون هذا مظلمًا ، ولكن ربما لا تزال ترى ما يكفي لتجنب الوقوع في الأشياء.


إذا كان موجودًا ، فإن المدار لديه الحضيض ربما 300 au و aphelion ربما 2700 au.

يمكنك بعد ذلك فقط القياس من سطوع $ m = -26.7 $ للشمس على الأرض. سيكون بين 12.4 و 17.1 درجة خافتة. لذلك لا يزال أكثر إشراقًا من النجم اللامع التالي في السماء.


هل يمكن أن يكون "الكوكب التاسع" كوكبًا مارقًا؟

تجادل دراسة حديثة بأن الكوكب التاسع الافتراضي قد يكون قد فقد من قبل نظام شمسي آخر ثم تم اصطياده من النفايات بين المجرات بواسطة جاذبية شمسنا.

منذ أن اقترح العلماء وجود "الكوكب التاسع" ، جاب علماء الفلك السماء بحثًا عن علامات على الجسم المراوغ. ولكن إذا كان الكوكب موجودًا بالفعل ، فهو بعيد جدًا ، حيث لم تظهر عمليات البحث أي دليل مباشر على موقعه الحالي ، بل فقط تلميحات عن أصله.

تجادل دراسة حديثة بأن الكوكب الغامض ، إذا كان موجودًا بالفعل في الروافد الخارجية للنظام الشمسي ، قد يكون "شاردًا" تم التقاطه بواسطة جاذبية الشمس.

اقترح عالما الفيزياء الفلكية مايكل براون وكونستانتين باتيجين من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا احتمال وجود الكوكب التاسع في يناير 2016. ولاحظ الباحثون أن بعض حالات شذوذ الجاذبية في النظام الشمسي الخارجي يمكن تفسيرها من خلال وجود كوكب هائل يكمن وراء النطاقات المرصودة لـ النظام الشمسي ، يبعد حوالي 20 مرة عن متوسط ​​مسافة نبتون من الشمس.

ولكن كيف يمكن لكوكب أكبر بعشر مرات من الأرض أن ينتهي بعيدًا حتى الآن؟

اقترحت دراسة قدمت في الاجتماع 229 للجمعية الفلكية الأمريكية في Grapevine ، تكساس الأسبوع الماضي حلاً. بعد إنشاء 156 محاكاة حاسوبية للكواكب المارقة الافتراضية التي تصادف نظامنا الشمسي ، وجد جيمس فيسبر من جامعة ولاية نيو مكسيكو أنه من "المعقول جدًا" أن الكوكب التاسع يمكن أن يكون محتالًا ، وفقًا لموقع ProfoundSpace.org.

مع نمو محفظة كامالا هاريس ، يزداد التدقيق كذلك

يقول جوشوا بيبر ، عالم الفيزياء الفلكية وأستاذ الفيزياء في جامعة ليهاي ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: "الكوكب المارق هو جسم يتشكل مثل كوكب من قرص حول نجم ، مثل الكواكب في نظامنا الشمسي". في رسالة بريد إلكتروني إلى The Christian Science Monitor. "ومع ذلك ، إذا مر الكوكب بالقرب من كوكب أكثر ضخامة في وقت مبكر من تكوينه ، قبل أن تستقر المدارات في نظامه الأصلي ، يمكن أن يخرج من نظامه الشمسي ، وسوف يتجول الآن عبر الفضاء بين النجوم في مجرة ​​درب التبانة بين النجوم."

وفقًا للدراسة ، تم طرد الكوكب المارق من النظام بفعل قوى الجاذبية في 60٪ من عمليات المحاكاة - ولكن في الـ 40٪ الباقية ، تم التقاطه بواسطة الشمس.

سيساعد ذلك في تفسير مسافة الكوكب التاسع ، لكن لا يزال من غير المحتمل ، كما يقول مايكل سموتكو ، أستاذ الفيزياء الفلكية والفيزياء في جامعة نورث وسترن ، والذي لم يشارك في البحث.

قال الدكتور سموتكو للمونيتور في رسالة بالبريد الإلكتروني: "تخيل أن الشمس كانت بحجم برتقالة أو تفاحة". "تخيل الكواكب كما لو كان ذباب الفاكهة يحلق حول الشمس بحجم التفاح. على هذا المقياس ، سيكون أقرب نجم تالي للشمس ، Proxima Centauri ، هو تفاحة أخرى على بعد 1400 ميل تقريبًا! هذا تقريبًا من شيكاغو إلى توكسون. الآن تخيل الفرصة ذبابة فاكهة في شيكاغو تشق طريقها مسافة 1400 ميل وتجد التفاحة في توكسون يستطع يحدث ، لكنها ليست طريقة الرهان ".

يفضل سموتكو النظرية القائلة بأن الكوكب التاسع تشكل مع بقية النظام الشمسي.

يقول سموتكو: "يمكن رؤية الكواكب" الكلاسيكية "وعطارد والزهرة والمريخ والمشتري وزحل بسهولة بالعين المجردة وهي معروفة منذ آلاف وآلاف السنين". "نظرًا لأن هذه الأجسام غيرت مواقعها في السماء ليلًا بعد ليلة مقارنة بالنجوم الخلفية (التي لم تتغير أبدًا) ، فقد أُعطيت الكواكب صفات شبيهة بالله. في الواقع ، يأتي اسم" كوكب "من الكلمة اليونانية لـ "متجول". "

بعد اختراع التلسكوب في أوائل القرن السابع عشر ، أصبحت الكواكب أقل غموضًا ، مما ساعد على الدخول في حقبة جديدة من البحث خلال الثورة العلمية. في 1609-1610 ، فحص جاليليو جاليلي مراحل كوكب الزهرة من خلال تلسكوب من أجل تقديم دليل علمي على أن الأجسام الموجودة في النظام الشمسي تدور حول الشمس وليس الأرض ، مما يمثل تحولًا مهمًا في تصور البشرية للكون.

يقول بيبر: "ساعدت [اكتشافات الكواكب اللاحقة] في إظهار مدى اتساع الكون ومقدار ما يمكن تعلمه". "لكنها بشكل عام لم تغير النظرة العالمية للحضارات التي اكتشفتها لأن تلك الاكتشافات لم تغير بشكل أساسي صورة الكون التي كانت لديهم ، والطريقة التي غيّر بها كوبرنيكوس وجاليليو فهمنا لمكان الأرض في النظام الشمسي ، أو الطريقة التي غيّر بها أينشتاين تصوراتنا عن المكان والزمان ".

احصل على قصص المراقبة التي تهتم بها ليتم تسليمها إلى صندوق الوارد الخاص بك.

تستمر دراسة الكواكب في تحدي المفاهيم المسبقة للنظام الشمسي ودورنا فيه. حتى خفض مرتبة بلوتو من حالة كوكب إلى كوكب قزم في عام 2006 أجبر العلماء وعامة الناس على إعادة النظر في ماهية الكوكب.

يقول بيبر: "إذا كان [الكوكب التاسع] موجودًا بالفعل ، وتم تأكيده ومراقبته ، فمن المحتمل أن يخبرنا أن عملية تكوين الكواكب أكثر عنفًا وفوضى مما كان يُعتقد سابقًا". "وستخبرنا أنه لا يزال هناك الكثير من المساحة لاستكشاف الأماكن التي قد تكمن فيها الاكتشافات الجديدة."


كوكب غير مرئي

يتخذ بلوتو موطنه على حافة حزام كايبر ، وهي منطقة من الصخور المغطاة بالجليد والتي خلفتها تشكل النظام الشمسي. لاحظ باتيجين وبراون أن العديد من الأجسام لها أوجه تشابه في مداراتها ، مما يشير إلى تأثرها بجسم ضخم. المشتبه بهم المعتادون هم الكواكب العملاقة للنظام الشمسي ، لكن الأجسام التي رصدها الزوج كانت بعيدة جدًا بحيث لا يمكن أن تتأثر بالكواكب العملاقة.

من خلال تحليل المدارات الغريبة للأجسام ، اقترح باتيجين وبراون وجود كوكب جديد في النظام الشمسي ، وهو جسم أكبر بأربعة أضعاف من الأرض وعشرة أضعاف كتلته. لقد تتبعوا المدار المحتمل للعملاق غير المرئي ، والذي أطلقوا عليه اسم "الكوكب التاسع". لإنشاء الاضطرابات المرصودة ، قاموا برسم خريطة لمدار يقترب من 200 وحدة فلكية (AU) من الشمس ويسافر بعيدًا يصل إلى 1200 وحدة فلكية. (واحد AU هو المسافة من الأرض إلى الشمس و [مدش] حوالي 93 مليون ميل ، أو 150 مليون كيلومتر.)

ليس الجميع مقتنعًا بأن عملاقًا هائلاً يتجول حول حواف النظام الشمسي. وجدت آن ماري ماديجان ، باحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا بيركلي ، أن الأجسام يمكن أن "تنظم نفسها ذاتيًا" ، وتدفع وتجذب بعضها البعض في مداراتها غير العادية. من خلال العمل مع المؤلف المشارك مايكل ماكورت من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) في كامبريدج ، ماساتشوستس ، وجد الزوجان أنه إذا كانت الأجسام الموجودة في القرص المتناثر تساوي تقريبًا كتلة الأرض ، فقد يكونون قد جروا أنفسهم إلى مداراتهم الحالية في غضون حوالي 600 مليون سنة من ولادة النظام الشمسي ، مع إغفال الحاجة إلى تداخل الكوكب التاسع.

وفقًا لباتيجين وبراون ، فإن سيناريو الكوكب التاسع أكثر احتمالًا ، لأن الدراسات الاستقصائية الحالية تشير إلى عدم وجود كتلة كافية في المنطقة. في بحثهم ، لاحظوا أن قرص المادة الذي ولد الكواكب ربما بدأ بكتلة كافية ، لكن التفاعلات مع الكواكب العملاقة كانت ستقذفه سريعًا خارج النظام الشمسي.

اقترحت دراسة أخرى أن الكوكب التاسع يمكن أن يجتذب مسبار كاسيني التابع لوكالة ناسا ، ويدور حول زحل. أضافت Agn & egraves Fienga في مرصد C & ocircte d'Azur في فرنسا وزملاؤها الكوكب التاسع إلى نموذج نظري لمعرفة ما إذا كان العالم المقترح يمكن أن يحل لغز التغييرات الطفيفة في مدار المركبة الفضائية التي لا تستطيع كائنات النظام الشمسي الحالية تفسيرها. إذا كان الكوكب المفقود يقع على بعد حوالي 600 وحدة فلكية باتجاه كوكبة قيطس ، فيمكن حساب الاضطرابات المحيرة.

وفقًا لمديري مهمة كاسيني ، فإن المركبة الفضائية لا تعاني في الواقع من أي حالات شاذة غامضة.

قال إيرل مايز ، مدير مشروع كاسيني في مختبر الدفع النفاث: "على الرغم من أننا نحب أن تساعد كاسيني في اكتشاف كوكب جديد في النظام الشمسي ، إلا أننا لا نرى أي اضطرابات في مدارنا لا يمكننا تفسيرها بنماذجنا الحالية". تصريح.

قد تساعد الأشياء الأخرى الموجودة في حزام كايبر على تثبيت القضية للعالم. كشفت الأبحاث التي أجراها كل من Renu Halhotra و Kathryn Volk و Xianyu Wang ، وجميعهم من جامعة أريزونا ، عن نصف دزينة من الصخور المغطاة بالجليد والتي يبدو أن مداراتها تتناسب مع وجود كوكب بعيد.

قال فولك لموقع ProfoundSpace.org: "إنه دليل مختلف عما اقترحه مايك براون وكونستانتين باتيجين".

"أعتقد أنه مثير للاهتمام حقًا."


الكوكب التاسع

رسم توضيحي لفنان ورسكووس لكوكب تاسع محتمل في نظامنا الشمسي ، يحوم على حافة نظامنا الشمسي. يظهر مدار نبتون ورسكووس كحلقة مضيئة حول الشمس. الائتمان: ESO / Tom Ruen / nagualdesign

قد تكون باقية بخجل على الحواف الخارجية الجليدية لنظامنا الشمسي ، مختبئة في الظلام ، لكنها تسحب الخيوط بمهارة خلف الكواليس: تمتد مدارات الأجسام البعيدة ، وربما حتى إمالة النظام الشمسي بأكمله إلى جانب واحد.

إذا كان هناك كوكب ، فسيظل بعيدًا للغاية وسيبقى على هذا النحو (بدون فرصة وندش في حال كنت تتساءل وندش عن ​​الاصطدام مع الأرض ، أو جلب & ldquodays من الظلام & rdquo). إنه كوكب تسعة محتمل ، عالم ربما تكون كتلته 10 أضعاف كتلة الأرض وأبعد 20 مرة عن الشمس من نبتون. العلامات حتى الآن غير مباشرة ، ولا سيما آثار أقدام الجاذبية ، لكن هذا يضيف إلى حالة مقنعة.

في الواقع ، يقول أحد أكثر متتبعاته تخصصًا أنه من الصعب الآن تخيل نظامنا الشمسي بدون كوكب تسعة أكثر من تخيله.

& ldquo هناك الآن خمسة أسطر مختلفة من أدلة الرصد التي تشير إلى وجود الكوكب التاسع ، وقال كونستانتين باتيجين ، عالم الفيزياء الفلكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والذي قد يكون فريقه على وشك الانتهاء. ثم تولد مشاكل أكثر مما تحلها. فجأة ، لديك خمس ألغاز مختلفة ، ويجب أن تأتي بخمس نظريات مختلفة لشرحها.

وصف باتيجين وشريكه في التأليف ، عالم فلك معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا مايك براون ، أول ثلاثة فتات تنقل على مسار الكوكب التاسع ورسكووس في ورقة بحثية نُشرت في يناير 2016 ، نُشرت في المجلة الفلكية. ستة أجسام معروفة في حزام كايبر البعيد ، وهي منطقة من الأجسام الجليدية تمتد من نبتون إلى الخارج باتجاه الفضاء بين النجوم ، وكلها لها مدارات بيضاوية تشير في نفس الاتجاه. سيكون من غير المحتمل & ndash ومريب & ndash بما فيه الكفاية. لكن هذه المدارات تميل أيضًا بنفس الطريقة ، حوالي 30 درجة & ldquod down & rdquo مقارنة بالطائرة الشبيهة بالفطيرة التي تدور الكواكب داخلها حول الشمس.

مسار التنقل رقم ثلاثة: المحاكاة الحاسوبية للنظام الشمسي مع تضمين الكوكب التاسع تظهر أنه يجب أن يكون هناك المزيد من الكائنات مائلة فيما يتعلق بالمستوى الشمسي. في الواقع ، سيكون الميل في حدود 90 درجة ، كما لو أن مستوى النظام الشمسي وهذه الكائنات شكلت & ldquoX & rdquo عند عرضها على الحافة. من المؤكد أن براون أدرك أن خمسة من هذه الأجرام المعروفة بالفعل لعلماء الفلك تملأ الفاتورة.

ظهر دليلان آخران بعد الورقة الأصلية. أظهر مقال ثان من الفريق ، بقيادة باتيجين ورسكووس ، طالبة الدراسات العليا ، إليزابيث بيلي ، أن الكوكب التاسع كان بإمكانه إمالة كواكب نظامنا الشمسي خلال الـ 4.5 مليار سنة الماضية. قد يفسر هذا لغزًا قديمًا: لماذا يميل المستوى الذي تدور فيه الكواكب بنحو 6 درجات مقارنة بخط استواء الشمس؟

& ldquo على مدى فترات طويلة من الزمن ، سيجعل الكوكب التاسع طائرة النظام الشمسي بأكملها تتأرجح أو تتأرجح ، تمامًا مثل قمة على طاولة ، & rdquo قال باتيجين.

تتضمن آخر علامة منبهة لوجود الكوكب التاسع و rsquos النظام الشمسي و rsquos contarians: أجسام من حزام كويبر تدور في الاتجاه المعاكس لكل شيء آخر في النظام الشمسي. سوف يفسر التأثير المداري للكوكب التاسع و rsquos سبب انتهاء هذه الأجسام من حزام كويبر البعيد وتلويث حزام كويبر الداخلي.

وقال باتيجين: "لا يوجد نموذج آخر يمكنه تفسير غرابة هذه المدارات عالية الميل. & ldquo اتضح أن الكوكب التاسع يوفر وسيلة طبيعية لجيلهم. لقد تم تحريف هذه الأشياء من مستوى النظام الشمسي بمساعدة الكوكب التاسع ثم تناثرت إلى الداخل بواسطة نبتون. & rdquo

الخطوة المتبقية هي العثور على الكوكب التاسع نفسه. يستخدم باتيجين وبراون تلسكوب سوبارو في مرصد هاواي ورسكووس ماونا كيا لمحاولة القيام بذلك. قال باتيجين إن الأداة هي & ldquobest tool & rdquo لانتقاء الأجسام البعيدة للغاية التي فقدت في مساحات شاسعة من السماء.

لكن من أين أتى الكوكب التاسع؟ يقول باتيجين إنه يقضي القليل من الوقت في التفكير في أصله وندش ما إذا كان هاربًا من نظامنا الشمسي أو ، ربما ، كوكب مارق متجول تم التقاطه بواسطة جاذبية الشمس و rsquos.

& ldquo أعتقد أن اكتشاف الكوكب التاسع و rsquos سيخبرنا بشيء عن أصله ، & rdquo قال.

يقدم علماء آخرون تفسيرًا مختلفًا محتملًا لأدلة الكوكب التاسع التي استشهد بها باتيجين. يشير تحليل حديث يستند إلى مشروع رسم خرائط السماء يسمى مسح أصول النظام الشمسي الخارجي ، والذي اكتشف أكثر من 800 كائن جديد & ldquotrans-Neptunian ، & rdquo أو TNOs ، إلى أن الدليل أيضًا يمكن أن يكون متسقًا مع التوزيع العشوائي لمثل هذه الكائنات. ومع ذلك ، فإن التحليل الذي أجراه فريق بقيادة كوري شانكمان من جامعة فيكتوريا ، لم يستبعد الكوكب التاسع.

إذا تم العثور على الكوكب التاسع ، فسيكون نوعًا من العودة للوطن ، أو على الأقل لم شمل الأسرة. على مدار العشرين عامًا الماضية ، وجدت الدراسات الاستقصائية للكواكب حول النجوم الأخرى في مجرتنا أن الأنواع الأكثر شيوعًا هي & ldquosuper Earth & rdquo وأبناء عمومتهم الأكبر إلى حد ما & ndash أكبر من الأرض ولكن أصغر من نبتون.

ومع ذلك ، فإن هذه الكواكب الشائعة والمتنوعة الحدائق غائبة بشكل واضح عن نظامنا الشمسي. يزن الكوكب التاسع ما يقرب من 10 أضعاف كتلة الأرض ورسكووس ، مما يجعله مناسبًا جيدًا.

قد يتضح أن الكوكب التاسع هو كوكب الأرض الخارق المفقود.

هذه المدونة خاضعة للإشراف لإزالة البريد العشوائي والتصيد والاستدراج من هذا الموقع الحكومي. نحن نبذل قصارى جهدنا للموافقة على التعليقات في أسرع وقت ممكن.


ثمانية هل تكفي؟ دراسة جديدة تلقي بالشكوك حول الكوكب التاسع ، لكنها لا تستطيع قتلها

انطباع الفنان عن الكوكب التاسع الذي لا يزال افتراضيًا كعملاق جليدي يحجب المركز. [+] درب التبانة ، مع شمس تشبه النجوم في المسافة. يظهر مدار نبتون على شكل قطع ناقص صغير حول الشمس.

مستخدمي WIKIMEDIA المشتركين TOMRUEN ، NAGUALDESIGN

على الرغم من كل التطورات التي حدثت في تاريخ البشرية ، لا يزال هناك لغز غير عادي في فناء منزلنا الخلفي: لسنا متأكدين من عدد الكواكب الرئيسية الموجودة في نظامنا الشمسي. كشف جيلنا الحالي من التلسكوبات عن آلاف الأجسام الموجودة في حزام الكويكبات وحزام كويبر ، بالإضافة إلى الكواكب الثمانية الكبرى ومئات الأقمار. خلف حزام كايبر تقع سحابة أورت ، وخلفها لا تزال آلاف الكواكب تدور حول نجوم أخرى ، واكتشفت مئات المليارات من النجوم في مجرتنا ، وبعضها

2 تريليون مجرة ​​في الكون المرئي.

ومع ذلك ، على مدى السنوات القليلة الماضية ، ناقش علماء الفلك بشدة ما إذا كانت الكواكب الثمانية التي نراها موجودة كلها ، أو ما إذا كان لا يوجد تسعة (أو ربما أكثر) خارج كوكب نبتون. على مدى السنوات الخمس الماضية تقريبًا ، تم اكتشاف مجموعة صغيرة من الأجسام العابرة لنبتون ذات المدارات غير العادية ، مما قد يشير بشكل غير مباشر إلى وجود جسم ضخم ضخم يبعد عدة مرات عن الشمس عن نبتون. ومع ذلك ، كانت هذه النتيجة محل خلاف ، حيث أن حجم العينة صغير ويحتوي على شكوك غير مؤكدة.

بحثت ورقة بحثية جديدة ، تم قبولها في مجلة Planetary Science Journal في 9 فبراير 2021 ، عن البساط الذي يضرب به المثل من أقوى دليل يدعم وجود الكوكب التاسع. إنها قصة معقدة ورائعة ، لذلك دعونا نتعمق فيها.

يمكن الكشف عن الأجسام الباهتة جدًا من خلال المسوحات الفلكية المخصصة ، ولكن يمكن العثور على جسم صغير خافت. [+] يصبح الجسم البعيد في نظامنا الشمسي أكثر صعوبة بسبب مشكلة "انعكاس ضوء الشمس". بالنسبة لجسم بعيد عن الآخر ، يجب أن يخرج الضوء أولاً ضعف المسافة ، مما يعني أن 1/4 فقط يصل إليه ، ثم يعود مرتين أيضًا ، مما يؤدي إلى 1/16 من السطوع الأصلي. العلاقة 1 / r ^ 4 لمسافة السطوع في هذه الحالة كارثية.

على مدى العقود القليلة الماضية ، انتقلنا من مجرد عدد قليل من الأشياء المعروفة خارج نبتون إلى عدد لا يحصى من الأشياء. تم اكتشاف ما يقرب من 3000 منها اعتبارًا من أوائل عام 2021 ، ومن المتوقع وجود ما يقرب من 70،000 آخرين بحجم أكبر من حوالي 30 كيلومترًا في القطر. يدور معظمهم في شكل توزيع يشبه القرص: حزام كويبر ، يستغرق عادةً مئات السنين للدوران حول الشمس. بشكل عام ، فإن معظم هذه المدارات هي:

الحقيقة غير المفلترة وراء المغناطيسية البشرية واللقاحات و COVID-19

شرح: لماذا سيكون "قمر الفراولة" لهذا الأسبوع منخفضًا جدًا ومتأخرًا جدًا ومضيئًا جدًا

كوكب المريخ والزهرة والقمر "Super Solstice Strawberry Moon" يتلألأ في الشفق: ما يمكنك رؤيته في سماء الليل هذا الأسبوع

  • في نفس اتجاه الكواكب ،
  • بيضاوي الشكل ولكن ليس ممدودًا للغاية ،
  • ويدور في حوالي 30 درجة من مستوى الأرض والشمس.

ومع ذلك ، فإن عددًا قليلاً من هذه الأجسام لها مدارات استثنائية. لدى البعض ميول عالية جدًا ، كما لو أنهم قادمون من خارج مستوى النظام الشمسي. البعض الآخر ممدود ، مع المحور "الطويل" للمدار الإهليلجي أطول بكثير من المحور "القصير". وبعضها يحتوي على معاملات متعددة ، في نفس الوقت ، تجعلها خارج النطاق الطبيعي.

السؤال الكبير الذي يجب أن نطرحه ، إذا كنا علماء مسؤولين ، هو لماذا؟

النظام الشمسي الخارجي ، وراء نبتون ، تهيمن عليه أجسام جليدية صغيرة: حزام كايبر. ال . [+] الأجسام هنا صغيرة بشكل عام ، مع كون بلوتو هو الأكبر ، ويبلغ حجمها حوالي 70 ألف كائن بحجم 30 كم أو أكبر. إذا كان هناك كتلة كبيرة أخرى ، في مكان ما ، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على مدارات بعض هذه الأجسام.

جامعة جونز هوبكنز مختبر الفيزياء التطبيقية / معهد جنوب غرب للبحوث (JHUAPL / SWRI)

عندما يكون لديك عدد كبير من الأجسام الصغيرة منخفضة الكتلة في مدار بعيد حول جسم أكبر بكثير - مثل الأجسام الموجودة في حزام كويبر الذي يدور حول الشمس - فأنت تتوقع تمامًا أنه ستكون هناك تفاعلات بين هذه الأجسام الصغيرة. سوف يتفاعلون مع بعضهم البعض بقوة الجاذبية ، وستكون هناك أحيانًا تصادمات ، ومن حين لآخر ، يهاجر أحدهم.

إذا هاجرت إلى الداخل في نظامنا الشمسي ، فقد تتعرض للركل الجاذبي بواسطة نبتون. هذا هو المكان الذي تأتي منه غالبية المذنبات طويلة المدى ، مثل مذنب هالي ، وكذلك من أين نشأ تريتون - قمر نبتون العملاق الذي تم التقاطه بوضوح من حزام كويبر. يمكن تفسير هذه الفئات من الأجسام بالكواكب الثمانية التقليدية التي نعرفها.

من ناحية أخرى ، قد تجد أشياء تبدو وكأنها قد "ركلها" شيء آخر: شيء أبعد بكثير من حزام كويبر ، يستغرق آلاف السنين لإكمال حتى ثورة واحدة حول الشمس. إذا كان هناك شيء من هذا القبيل ، فستتوقع وجود مجموعة كبيرة جديدة من هذه الأجسام البعيدة مع مجموعة معينة من المعلمات المدارية غير العادية. نحن نسميهم ETNOs: أجسام متطرفة عبر نبتون.

استنادًا إلى معلماتها المدارية ، تقع معظم الأجسام من خارج نبتون في بعض الأشياء المعروفة. [+] فئات مثل حزام كويبر أو القرص المبعثر. الأجسام المنفصلة نادرة ، حيث ربما يكون Sedna هو الكائن الوحيد الأكثر تميزًا على الإطلاق من حيث حجمه ومعلماته المدارية. خارج نبتون ، ولكن لا تزال في حزام كايبر ، توجد الأجسام التي تعد أقدم البقايا وأكثرها نقاءً من فترة تشكل الكواكب في نظامنا الشمسي. لاحظ أن معظم الكائنات الموجودة لم يتم العثور عليها بعد.

مستخدم ويكيميديا ​​كومنز Eurocommuter

منذ حوالي 5 سنوات ، قرر اثنان من علماء الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا - كونستانتين باتيجين ومايك براون - دراسة خصائص التجميع لمجموعة من هذه الأجسام غير العادية ، متوقعين اكتشاف أنها وزعت بشكل عشوائي. مع الكواكب الثمانية المعروفة وتوزيعات الحجم والكتلة لأجسام حزام كويبر التي توقعناها ، يجب أن تحتوي أي أجسام غير عادية على معلمات مدارية ، مثل الاتجاه الذي تشير إليه محاورها الطويلة أو كيفية محاذاة طائراتها المدارية مع مستوى الأرض والشمس ، التي يتم توزيعها بشكل عشوائي.

لكن الـ ETNOs التي لديهم ، على الرغم من وجود عدد قليل منهم فقط (حوالي 10 في ذلك الوقت) ، أخبروا قصة مختلفة. بدلاً من التوزيع العشوائي ، أظهرت الكائنات غير المعتادة التي حددوها خصائص التجميع التي بدت مرتبطة ببعضها البعض. لم تكن احتمالات تجميع ETNO هذه بشكل عشوائي بالطريقة التي تم العثور عليها بها منخفضة فحسب ، بل كان من غير المحتمل بشكل ملحوظ: مثل واحد من بين عدة آلاف من غير المحتمل.

ربما لن تراهن بحياتك على هذه الاحتمالات ، ولكن كان هناك تفسير مادي محتمل لذلك قد تراهن عليه: كوكب هائل ، ربما بين كتلة الأرض ونبتون ، يسكن أبعد بكثير حتى من الحافة البعيدة حزام كويبر.

من الناحية النظرية ، من المحتمل أن يكون الكوكب التاسع مشابهًا للكوكب الخارجي 55 كانكري إي ، وهو تقريبًا. [+] ضعف نصف قطر الأرض ، ولكن ثمانية أضعاف كتلة الأرض. ومع ذلك ، فإن هذه الدراسة الجديدة لا تؤيد وجود مثل هذا العالم في نظامنا الشمسي الخارجي تمامًا.

جسم بهذه الكتلة الضخمة ، حتى بعيدًا جدًا ، سيكون كافيًا لمسح مداره على مدار عمر النظام الشمسي ، مما يجعله كوكبًا حسن النية وفقًا لتعريف الاتحاد الفلكي الدولي. كم هو مثير للسخرية: نفس التعريف الذي "خفض مرتبة" بلوتو رسميًا في عام 2006 قد يروج الآن لجسم جديد غير متوقع سابقًا إلى مرتبة "الكوكب التاسع" ، ولكن إلى الأبد هذه المرة!

بالطبع ، هناك طريقتان جيدتان للمتابعة:

  1. الطريق المباشر. إذا كان هناك جسم كبير ضخم هناك ، حتى بعيدًا عن الشمس ، يجب أن يكون من الممكن العثور عليه. في الوقت الحالي ، استنادًا إلى البيانات غير المباشرة المتوفرة لدينا ، توجد منطقة بحث كبيرة جدًا حيث يمكن أن يكون الكوكب التاسع الافتراضي ، ولن يتمكن سوى أكبر التلسكوبات الأرضية من تصويره بشكل مباشر. حتى الآن ، لا حظ.
  2. الطريق غير المباشر. من المفترض ، إذا كان هناك كوكب تاسع ، فإن ETNOs الأولية المستخدمة لاستنتاج وجود الكوكب التاسع يجب أن تكون عينة صغيرة من مجموعة أكبر بكثير من الأجسام. من خلال الاستطلاعات الأفضل والأعمق والأكثر شمولاً ، يجب أن نكون قادرين على العثور على المزيد من هذه الكائنات غير العادية ، ويجب أن تظهر نفس المجموعة - بدلاً من التجميع العشوائي - إذا كان الكوكب التاسع موجودًا.

مدارات TNOs المختارة بواسطة Batygin و Brown ، جنبًا إلى جنب مع الكوكب التاسع المقترح. في ال . [+] في المستقبل البعيد ، الكوكب التاسع - الذي كان وجوده مثيرًا للجدل في البداية - لن يصل حتى إلى درجات حرارة كافية ليصبح صالحًا للسكن عندما تصبح الشمس نجمة عملاقة حمراء.

K. Batygin و M. E. Brown Astronom. 151 ، 22 (2016) ، مع تعديلات / إضافات بواسطة E. Siegel

قد تكون قضم بصوت عالي ، وتسأل داخليًا شيئًا مثل ، "حسنًا ، حسنًا ، لقد مر حوالي خمس سنوات ، ولم نعثر على أي شيء بشكل مباشر ، ولكن بالتأكيد يجب أن يكون لدينا المزيد من الأشياء - ETNOs ، أليس كذلك؟ - التي تندرج ضمن هذه الفئة "غير العادية" الآن. لذا ، ماذا يظهرون؟ " قبل أن أتمكن من إخبارك ، على الرغم من ذلك ، أريدك أن تدرك شيئًا ما: من الممكن أن هذه المجموعة الأولية من الكائنات ، على الرغم مما لاحظناه ، قد لا يتم تجميعها على الإطلاق.

فكر في هذا: هناك سماء كبيرة هناك ، حوالي 40.000 درجة مربعة في المجمل. عندما تبحث عن كائنات بعيدة في النظام الشمسي الخارجي ، على أمل تحديد مداراتها ، عليك:

  1. لاحظ هذا الكائن البعيد الخافت ،
  2. تصورها عدة مرات على مدار عامين إلى أربعة أعوام ،
  3. تتبع كيفية تحركها بالنسبة لخلفية النجوم الثابتة ،
  4. وعندها فقط يمكنك تحديد مداراتها.

هذا صحيح: لقد اكتشفنا العديد من الكائنات خارج نبتون على مدار السنوات القليلة الماضية ، من خلال استطلاعات متعددة مستقلة ، مثل OSSOS (استقصاء أصول النظام الشمسي الخارجي) وأداة DECam الخاصة بمسح الطاقة المظلمة. لكن ما نراه لا يخبرنا بما حصلنا عليه بالفعل.

أربعة من الأجسام العابرة لنبتون التي عثر عليها OSSOS ، تظهر جنبًا إلى جنب مع مدار نبتون للمقارنة. . [+] لا تظهر كائنات OSSOS نفس الارتباطات مثل تلك السابقة التي حددها فريق Planet Nine ، ولكن هل كان ذلك بسبب انخفاض الإحصائيات أم كان ذلك بسبب حساب دقيق لتحيز الاختيار الخاص بهم؟

C. Shankman et al.، arXiv: 1706.05348v2

والسبب في ذلك معروف في علم الفلك بالتحيز. هناك العديد من الطرق المختلفة التي يمكن أن تكون فيها نتائجك متحيزة. عندما تنظر إلى سماء الليل بالعين المجردة ، فإنك ترى ألمع النجوم كما تراه من الأرض. معظم هذه النجوم ساطعة في جوهرها ، لكن القليل منها يكون أضعف جوهريًا ولكنه قريب نسبيًا. الغالبية العظمى من النجوم خافتة للغاية بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، ولكن حتى أقرب نجم لنا ، Proxima Centauri ، يتطلب تلسكوبًا بحجم كبير لرؤيته! في علم الفلك ، نطلق على هذا التحيز Malmquist: نحن منحازون نحو الأشياء التي يسهل رؤيتها.

هناك نوع آخر من التحيز يعمل هنا: التحيز في الاختيار. يمكنك فقط ملاحظة الأشياء التي ستظهر عندما وأين تبحث التلسكوبات الخاصة بك! لذلك عوامل مثل:

  • أين يقع التلسكوب الخاص بك على الأرض ،
  • إلى أين كان يشير ،
  • متى كنت تراقب ،
  • كم من الوقت كنت تراقب (مما يساعد على تحديد مدى الإغماء الذي يمكنك رؤيته) ،
  • وعوامل أخرى مثل الفلتر / النطاق الذي كنت تراقب فيه ،

يمكن أن تلعب جميعها دورًا في تحديد ما تراه. من المثير للقلق أن تأثيرات الكائنات المستخدمة في الدراسة الأولية التي خلصت إلى احتمال وجود الكوكب التاسع - مسح شيبارد وتروجيلو - لم يحدد انحيازهم في الاختيار.

تتأثر المدارات ثلاثية الأبعاد لأجسام حزام كويبر بالكوكب التاسع. كما قال مايك براون ، "البعيد. [+] الأجسام ذات المدارات المتعامدة مع النظام الشمسي تم التنبؤ بها بواسطة فرضية الكوكب التاسع. ثم وجدت بعد 5 دقائق. ولكن كان من الممكن اكتشافها فقط بسبب مكان وجود البيانات الجيدة.

مايك براون / http://www.findplanetnine.com/

لكن استبيان OSSOS فعل ذلك! بدءًا من عام 2017 ، نشروا النتائج الأولية التي توصلوا إليها عن هذه الأجسام غير العادية المتطرفة العابرة لنبتون (ETNOs) ، وتمكنوا من تفسير تحيز الاختيار. عندما فعلوا ذلك ، أثار ذلك الكثير من الجدل ، لأنه عندما تضع في الحسبان تحيز الاختيار ، لا يوجد دليل مهم على الكوكب التاسع. من ناحية أخرى ، إذا كنت لا تفعل ضع في الاعتبار انحياز الاختيار ، وانظر فقط إلى البيانات بدونها - لا سيما إذا جمعتها مع بيانات شيبارد وتروجيلو - لا يزال هناك دليل قوي جدًا على الكوكب التاسع!

والآن ، لننتقل سريعًا إلى الحاضر. هناك الآن ثلاثة استطلاعات ذات صلة ، حيث يتم ضم بيانات Sheppard و Trujillo وبيانات OSSOS ببيانات DECam ، وربما يبلغ المجموع الكلي بضع عشرات من هذه الكائنات. ما يمكنك فعله بشكل مثالي هو الرجوع إلى السجلات لجميع هذه الاستطلاعات ومعرفة المكان الذي بحثوا فيه ، ومتى نظروا ، والمدة التي بحثوا عنها: العوامل الكبيرة التي تسمح لك بتحديد انحياز اختيارك . إذا كان بإمكانك القيام بذلك ، يمكنك مقارنة ما رأيته بشكل مسؤول بما من المحتمل أن يحدث عن طريق الصدفة العشوائية فقط.

هذا هو السبب في أن هذه الورقة الجديدة مثيرة للغاية: لأول مرة ، بفضل العمل الهائل لطالب الدراسات العليا بجامعة ميشيغان كيفن نابير ، تم الآن تحديد التحيز في الاختيار لجميع هذه الاستطلاعات الثلاثة.

وظيفة التحديد للأجسام العابرة لنبتون المتطرفة مع عرض الكائنات المكتشفة. أين ال . [+] النقاط البيضاء تقابل المكان الذي كانت فيه التلسكوبات تشير / تراقب حيث تتوافق النقاط الحمراء مع مكان العثور على الأشياء. يتوافق التجميع مع المكان الذي نظرنا إليه ، دون أي تأثيرات إضافية.

ك. نابير وآخرون ، arXiv: 2102.05601

تُظهر الصورة التي تراها أعلاه - الشكل 6 من الورقة - المكان ، مع الخطوط البيضاء والنقاط ، كانت الملاحظات أكثر حساسية لظهور الكائنات ، وتُظهر النقاط الحمراء الكائنات التي تم العثور عليها بالفعل واختيارها على أنها العناصر المادية. منها مثيرة للاهتمام. النقاط الحمراء هي البيانات التي لدينا وتمثل المنطقة البيضاء الاحتمال النسبي للعثور على كائنات في تلك المواقع.

مفاجأة ، مفاجأة: يتم تجميع البيانات في الأماكن التي بحثنا فيها ، وليس بشكل تفضيلي في الأماكن التي لم ننظر فيها. ما نظروا إليه كان ، "ما مدى الثقة التي يمكننا بها استبعاد النظام الشمسي غير العنقودي؟" استبعد العمل السابق في 2019 ذلك عند مستوى ثقة 99.8٪: هذا واثق جدًا! لكن في الورقة الجديدة ، لم يتمكنوا من استبعادها إلا في

مستوى ثقة بنسبة 83٪ ، مما يعني أن هناك فرصة واحدة من كل ستة أشخاص يمكن أن يكون هذا عشوائيًا. هذا ليس مقنعًا بشكل خاص ، وقد يعتبر بشكل معقول كافيًا لإضعاف الدافع لمواصلة البحث عن الكوكب التاسع.

لكن هذا لا يعني أن الكوكب التاسع قد مات ، بأي حال من الأحوال. If we want to understand the distribution of these ETNOs — these exceptional, extreme, objects — we really need to have good data on hundreds of them, not

20 or so. It’s still possible that the objects really are clustered, and that the clustering is due to a distant, massive planet, and just happen to be clustered in the directions we observed. Without more comprehensive, better data, we simply cannot know.

If you were to look 'down' on our Solar System, these are the extreme trans-Neptunian objects you'd . [+] see. They can only be seen when they're closest to the Sun at certain times of the year, and this 'selection bias' may be the cause of the apparent clustering, not an additional planet.

Michele Bannister / @astrokiwi

It’s eminently possible that this new analysis, rather than reducing the strength of the signal in support of clustering, simply increases the uncertainties to such a level that a very real signal no longer stands out from the noise. With the data we have in hand today, it isn’t enough to decide the issue, either in favor of or opposition to the existence of an additional planet beyond Neptune. Still, it’s a remarkable study and a remarkable advance, and the quantification of selection bias brings us one important step closer to understanding what’s out there beyond the limits of where our telescopes can presently reach.

Hopefully, with the advent of new ground-based and space-based telescopes on the way, and the Vera Rubin Observatory in particular, we’ll either find Planet Nine or rule it out entirely. Whether it exists or not is for the Universe to decide, but finding it and understanding what’s occurring in the outer reaches of our Solar System is entirely up to us.


The Earth’s Second Moon, 1846-present

In 1846, Frederic Petit, director of the observatory of Toulouse, stated that a second moon of the Earth had been discovered. It had been seen by two observers, Lebon and Dassier, at Toulouse and by a third, Lariviere, at Artenac, during the early evening of March 21 1846. Petit found that the orbit was elliptical, with a period of 2 hours 44 minutes 59 seconds, an apogee at 3570 km above the Earth’s surface and perigee at just 11.4 km (!) above the Earth’s surface. Le Verrier, who was in the audience, grumbled that one needed to take air resistance into account, something nobody could do at that time. Petit became obsessed with this idea of a second moon, and 15 years later announced that he had made calculations about a small moon of Earth which caused some then-unexplained peculiarities in the motion of our main Moon. Astronomers generally ignored this, and the idea would have been forgotten if not a young French writer, Jules Verne, had not read an abstract. In Verne’s novel “From the Earth to the Moon”, Verne lets a small object pass close to the traveller’s space capsule, causing it to travel around the Moon instead of smashing into it:

“It is”, said Barbicane, “a simple meteorite but an enormous one, retained as a satellite by the attraction of the Earth.”

“Is that possible?”, exclaimed Michel Ardan, “the earth has two moons?”

“Yes, my friend, it has two moons, although it is usually believed to have only one. But this second moon is so small and its velocity is so great that the inhabitants of Earth cannot see it. It was by noticing disturbances that a French astronomer, Monsieur Petit, could determine the existence of this second moon and calculated its orbit. According to him a complete revolution around the Earth takes three hours and twenty minutes. . . . “

“Do all astronomers admit the the existence of this satellite?”, asked Nicholl

“No”, replied Barbicane, “but if, like us, they had met it they could no longer doubt it. . . . But this gives us a means of determining our position in space . . . its distance is known and we were, therefore, 7480 km above the surface of the globe where we met it.”

Jules Verne was read by millions of people, but not until 1942 did anybody notice the discrepancies in Verne’s text:

  1. A satellite 7480 km above the Earth’s surface would have a period of 4 hours 48 minutes, not 3 hours 20 minutes.
  2. Since it was seen from the window from which the Moon was invisible, while both were approaching, it must be in retrograde motion, which would be worth remarking. Verne doesn’t mention this.
  3. In any case the satellite would be in eclipse and thus be invisible. The projectile doesn’t leave the Earth’s shadow until much later.

Dr. R.S. Richardson, Mount Wilson Observatory, tried in 1952 to make the figures fit by assuming an eccentric orbit of this moon: perigee 5010 km and apogee 7480 km above Earth’s surface, eccentricity 0.1784.

Nevertheless, Jules Verne made Petit’s second moon known all over the world. Amateur astronomers jumped to the conclusion that here was opportunity for fame — anybody discovering this second moon would have his name inscribed in the annals of science. No major observatory ever checked the problem of the Earth’s second moon, or if they did they kept quiet. German amateurs were chasing what they called Kleinchen (“little bit”) — of course they never found Kleinchen.

W. H. Pickering devoted his attention to the theory of the subject: if the satellite orbited 320 km above the surface and if its diameter was 0.3 meters, with the same reflecting power as the Moon, it should be visible in a 3-inch telescope. A 3 meter satellite would be a unaided-eye object of magnitude 5. Though Pickering did not look for the Petit object, he did carry on a search for a secondary moon — a satellite of our Moon (“On a photographic search for a satellite of the Moon”, Popular Astronomy, 1903). The result was negative and Pickering concluded that any satellite of our Moon must be smaller than about 3 meters.

Pickering’s article on the possibility of a tiny second moon of Earth, “A Meteoritic Satellite”, appeared in Popular Astronomy in 1922 and caused another short flurry among amateur astronomers, since it contained a virtual request: “A 3-5-inch telescope with a low-power eyepiece would be the likeliest mean to find it. It is an opportunity for the amateur.” But again, all searches remained fruitless.

The original idea was that the gravitational field of the second moon should account for the then inexplicable minor deviations of the motion of our big Moon. That meant an object at least several miles large — but if such a large second moon really existed, it would have been seen by the Babylonians. Even if it was too small to show a disk, its comparative nearness would have made it move fast and therefore be conspicuous, as today’s watchers of artificial satellites and even airplanes know. On the other hand, nobody was much interested in moonlets too small to be seen.

There have been other proposals for additional natural satellites of the Earth. In 1898 Dr Georg Waltemath from Hamburg claimed to have discovered not only a second moon but a whole system of midget moons. Waltemath gave orbital elements for one of these moons: distance from Earth 1.03 million km, diameter 700 km, orbital period 119 days, synodic period 177 days. “Sometimes”, says Waltemath, “it shines at night like the Sun” and he thinks this moon was seen in Greenland on 24 October 1881 by Lieut Greely, ten days after the Sun had set for the winter. Public interest was aroused when Waltemath predicted his second moon would pass in front of the Sun on the 2nd, 3rd or 4th of February 1898. On the 4th February, 12 persons at the post office of Greifswald (Herr Postdirektor Ziegel, members of his family, and postal employees) observed the Sun with their unaided eye, without protection of the glare. It is easy to imagine a faintly preposterous scene: an imposing-looking Prussian civil servant pointing skyward through his office window, while he reads Waltemath’s prediction aloud to a knot of respectful subordinates. On being interviewed, these witnesses spoke of a dark object having one fifth the Sun’s apparent diameter, and which took from 1:10 to 2:10 Berlin time to traverse the solar disk. It was soon proven to be a mistake, because during that very hour the Sun was being scrutinized by two experienced astronomers, W. Winkler in Jena and Baron Ivo von Benko from Pola, Austria. They both reported that only a few ordinary sunspots were on the disk. The failure of this and later forecasts did not discourage Waltemath, who continued to issue predictions and ask for verifications. Contemporary astronomers were pretty irritated over and over again having to answer questions from the public like “Oh, by the way, what about all these new moons?”. But astrologers caught on — in 1918 the astrologer Sepharial named this moon Lilith. He considered it to be black enough to be invisible most of the time, being visible only close to opposition or when in transit across the solar disk. Sepharial constructed an ephemeris of Lilith, based on several of Waltemath’s claimed observations. He considered Lilith to have about the same mass as the Moon, apparently happily unaware that any such satellite would, even if invisible, show its existence by perturbing the motion of the Earth. And even to this day, “the dark moon” Lilith is used by some astrologers in their horoscopes.

From time to time other “additional moons” were reported from observers. The German astronomical magazine “Die Sterne” reported that a German amateur astronomer named W. Spill had observed a second moon cross our first moon’s disc on May 24, 1926.

Around 1950, when artificial satellites began to be discussed in earnest, everybody expected them to be just burned-out upper stages of multistage rockets, carrying no radio transmitters but being tracked by radar from the Earth. In such cases a bunch of small nearby natural satellites would have been most annoying, reflecting radar beams meant for the artificial satellites. The method to search for such natural satellites was developed by Clyde Tombaugh: the motion of a satellite at e.g. 5000 km height is computed. Then a camera platform is constructed that scans the sky at precisely that rate. Stars, planets etc will then appear as lines on the photographs taken by this camera, while any satellite at the correct altitude will appear as a dot. If the satellite was at a somewhat different altitude, it would produce a short line.

Observations began in 1953 at the Lowell Observatory and actually invaded virgin territory: with the exception of the Germans searching for “Kleinchen” nobody had ever paid attention to the space between the Moon and the Earth! By the fall of 1954, weekly journals and daily newspapers of high reputation stated that the search had brought its first results: one small natural satellite at 700 km altitude, another one 1000 km out. One general is said to have asked: “Is he sure they’re natural?”. Nobody seems to know how these reports originated — the searches were completely negative. When the first artificial satellites were launched in 1957 and 1958, the cameras tracked those satellites instead.

But strangely enough, this does not mean that the Earth only has one natural satellite. The Earth can have a very near satellite for a short time. Meteoroids passing the Earth and skimming through the upper atmosphere can lose enough velocity to go into a satellite orbit around the Earth. But since they pass the upper atmosphere at each perigee, they will not last long, maybe only one or two, possibly a hundred revolutions (about 150 hours). There are some indications that such “ephemeral satellites” have been seen it is even possible that Petit’s observers did see one. (see also)

In addition to ephemeral satellites there are two more possibilities. One is that the Moon had a satellite of its own — but despite several searches none has been found (in addition it’s now known that the gravity field of the Moon is uneven or “lumpy” enough for any lunar satellite orbit to be unstable — any lunar satellite will therefore crash into the Moon after a fairly short time, a few years or possibly a decade). The other possibility is that there might be Trojan satellites, i.e. secondary satellites in the lunar orbit, travelling 60 degrees ahead of or behind the Moon.

Such “Trojan satellites” were first reported by the Polish astronomer Kordylewski of Krakow observatory. He started his search in 1951, visually with a good telescope. He was hoping for reasonably large bodies in the lunar orbit, 60 degrees away from the Moon. The search was negative, but in 1956 his compatriot and colleague, Wilkowski, suggested that there may be many tiny bodies, too small to be seen individually but many enough to appear as a cloud of dust particles. In such a case, they would be best visible without a telescope i.e. with the unaided eye! Using a telescope would “magnify it out of existence”. Dr Kordylewski was willing to try. A dark night with clear skies, and the Moon being below the horizon, was required.

In October 1956, Kordylewski saw, for the first time, a fairly bright patch in one of the two positions. It was not small, subtending an angle of 2 degrees (i.e. about 4 times larger than the Moon itself), and was very faint, only about half as bright as the notoriously difficult Gegenschein (counterglow — a bright patch in the zodiacal light, directly opposite to the Sun). In March and April 1961, Kordylewski succeeded in photographing two clouds near the expected positions. They seem to vary in extent, but that may be due to changing illumination. J. Roach detected these cloud satellites in 1975 with the OSO (Orbiting Solar Observatory) 6 spacecraft. In 1990 they were again photographed, this time by the Polish astronomer Winiarski, who found that they were a few degrees in apparent diameter, that they “wandered” up to ten degrees away from the “trojan” point, and that they were somewhat redder than the zodiacal light.

So the century-long search for a second moon of the Earth seems to have succeeded, after all, even though this ‘second moon’ turned out to be entirely different from anything anybody had ever expected. They are very hard to detect and to distinguish from the zodiacal light, in particular the Gegenschein.

But people are still proposing additional natural satellites of the Earth. Between 1966 and 1969 John Bargby, an American scientist, claimed to have observed at least ten small natural satellites of the Earth, visible only in a telescope. Bargby found elliptical orbits for all the objects: eccentricity 0.498, semimajor axis 14065 km, which yields perigee and apogee heights of 680 and 14700 km. Bargby considered them to be fragments of a larger body which broke up in December 1955. He based much of his suggested satellites on supposed perturbations of artificial satellites. Bargby used artificial satellite data from Goddard Satellite Situation Report, unaware that the values in this publication are only approximate and sometimes grossly in error and can therefore not be used for any precise scientific analysis. In addition, from Bargby’s own claimed observations it can be deduced that when at perigee Bargby’s satellites ought to be visible at first magnitude and thus be easily visible to the unaided eye, yet no-one has seen them as such.

In 1997, Paul Wiegert (et al) discovered that the near-Earth asteroid 3753 Cruithne has a very strange orbit and can be considered a companion to Earth, though it certainly does not orbit the Earth directly. 2002 AA29 also has a special relationship with Earth.


No Planet Nine? Small-body Pile-up Could Explain Odd Orbits

By: Javier Barbuzano June 11, 2018 3

Get Articles like this sent to your inbox

New research shows that interactions between small objects beyond Neptune’s orbit —and not a hypothetical Planet Nine — could be the reason some far-flung solar system objects “detach” from their original orbits.

Astronomers have been struggling to explain the orbits of 30 or so bodies at the outer rims of the solar system, called “detached objects.” These worlds are smaller than Pluto and travel in elliptical trajectories around the Sun.

An artist's rendering of Sedna, which looks reddish in color in telescope images.
NASA / JPL-Caltech

Sedna is one of the most well-known detached objects: a reddish world found in 2003, it’s one-third the size of the Moon and has an orbital period of 11,400 years — the longest of any object known in the solar system. At closest approach it passes 76 times farther away than the distance between the Sun and Earth. At its farthest, it goes more than 900 times that distance.

The orbits of Sedna and the other detached objects appear to be completely removed from Neptune’s gravitational pull. Yet their trajectories share similarities that seem to point to a common but unknown source of gravitational influence. For that reason astronomers have pointed to the influence of a yet-to-be-found ninth planet of the solar system, hiding far beyond Pluto’s orbit. Astronomers have proposed the existence of this alleged planet to explain not only the detachment of these objects’ orbits, but also other characteristics, such as their orbits’ tilt relative to the plane where most of the planets of the solar system reside.

These panels show the location of Sedna with respect to the rest of the solar system. Moving clockwise, each panel zooms successively outward. The first panel shows the orbits of the inner planets and the asteroid belt. In the second panel, Sedna is shown well outside the orbits of the outer planets and the more distant Kuiper Belt objects. Sedna's full orbit is illustrated in the third panel along with the object's current location. The final panel zooms out much farther, showing that even this large elliptical orbit falls inside the inner edge of the Oort cloud.
NASA / JPL-Caltech

But Planet Nine isn’t the only plausible source of disruption in our system’s outskirts. A group of researchers led by Ann-Marie Madigan and Jacob Fleisig (both at University of Colorado, Boulder) have found that the combined gravitational pull of the many smaller bodies beyond Neptune’s orbit (known as trans-Neptunian objects, or TNOs) could do the trick. Thanks to computer simulations, they have found that the combined gravity of the smaller TNOs could push the larger members of their family — such as Sedna — into detached orbits. The researchers presented their findings on June 6th at the 232nd meeting of the American Astronomical Society.

According to Fleisig, the key to this mechanism is the precession of the TNO orbits. If all the objects were the same size, their orbits would move at the same rate and stay stable. But the team’s simulations showed that the larger bodies’ orbits revolve around the Sun more slowly than their smaller counterparts. The motion is similar to the hands of a clock, where the minute hand catches up with the hour hand. When that happens, the larger body feels the gravity of its smaller counterparts piling up behind it. Their combined pull changes the largest object’s path, pushing it away from the Sun.

“For this mechanism to work you need a significant amount of objects out there,” Fleisig says.

That raises the question: Is there enough mass in the outer solar system to make this happen? To Fleisig and his team, the answer is yes. “If we look at the objects that have been detected so far, there’s just a handful of them,” Fleisig says. “We wouldn’t have found them in the time scales that humans have been looking at the sky if that was all there was out there.”

Hal Levison (Southwest Research Institute) says he likes this idea but will remain cautious until the group publishes their work in a peer-reviewed paper, which is currently in preparation. “This could be a really big deal,” Levison says. Nevertheless, he warns, there might be something in the simulations that is “not likely to happen in nature.”

One of the main proponents of the existence of “Planet Nine,” astronomer Mike Brown (Caltech), agrees that the new work puts forward a way to detach objects’ orbits. But he doesn’t think the work rules out the existence of “Planet Nine.” The detachment of the orbits was more a “side effect” of the existence of the rogue planet than the reason to look for it, he argues. “The mechanism discussed here doesn't actually create any of the main effects of Planet Nine, including lining up the orbits, tilting the orbital planes, and generating a population of high-inclination nearby objects,” Brown says. According to Brown, Planet Nine is still required to cause all of these major effects.

However, findings like this may put a bit more of pressure on the supporters of Planet Nine and those actively looking for it. “It’s become a moving target,” Levison says, “I’m very skeptical.” Then he adds, “but not to the point to say we shouldn’t look for it.”


Making the Case for "Planet Nine"

By: J. Kelly Beatty January 20, 2016 19

Get Articles like this sent to your inbox

Does a massive, extremely distant planet orbit the Sun? A new analysis of distant solar-system orbits argues that it should exist.

It's been almost a century since self-made astronomer Percival Lowell died. He famously predicted the existence of a "Planet X" beyond Neptune, which led to a search effort at Lowell Observatory, which in turn led to the hiring of Clyde Tombaugh, which . . . well, you know the rest of the story.

The hypothesized "Planet Nine" would average about 100 billion km away and take 10,000 to 20,000 years to orbit the Sun.
Caltech / Robert Hurt

Now a new, prediction-driven search for a massive, distant planet is under way, spurred by orbital quirks among some of the solar system's most distant objects. That search will be accelerated thanks to a new analysis that provides circumstantial evidence for a seriously big, yet-to-be-discovered planet very far from the Sun.

Writing in February's Astronomical Journal, Konstantin Batygin and Michael Brown (Caltech) describe how Kuiper Belt objects that average at least 150 a.u. from the Sun and never come closer than about 50 a.u. share an interesting dynamical property. They have perihelia, the point of their orbits closest to the Sun, that all cluster near the ecliptic plane — and they're all moving south to north when they pass through perihelion. (For the future interplanetary navigators among you, this orbital parameter is termed argument of perihelion.)

It's more than just a quirk coincidence, and this clustering started to get lots of attention after the discovery of the object 2012 VP113 a few years ago. In announcing that find, Chadwick Trujillo (Gemini Observatory) and Scott Sheppard (Carnegie Institution for Science) noted the perihelic similarity of 2012 VP113, 90377 Sedna, and 10 other bodies. Moreover, these objects orbit in a kind of dynamical "no man's land" that defies easy explanations for how they got there. They conclude that a massive planet, even farther out, could have been responsible. I wrote a long blog about all of this in 2014.

Orbits for the six most distant known objects in the solar system, whose orbits (shown in magenta) remain beyond Neptune), all align in one direction. A hypothesized massive "Planet Nine" (orange orbit) could be responsible for their perplexing alignment.
Caltech / Robert Hurt

Batygin and Brown have taken this idea to the next level. Their analysis shows that the solar system's six most-distant objects not only have clustered perihelia but also follow elliptical orbits oriented the same way in space, angled below the ecliptic plane by about 30°. All told, these six orbits are so similar that there's only a 0.007% chance of this having occurred by chance. Moreover, these copycat orbits couldn't simply be a holdover from the solar system's formation. Over time, subtle perturbations from the giant planets would cause them to slowly drift apart. Something must be actively keeping them corralled.

Recent analysis shows that the particular perturbation mechanism envisioned by Trujillo and Sheppard, which assumed a big body in a very distant, circular orbit, won't work. Instead, Batygin and Brown invoke a massive hypothetical body in a highly eccentric orbit, which they've nicknamed "Planet Nine," to impose this order. It would have a perihelion roughly 300 a.u. away and would naturally explain not only the clustered perihelia but also the dynamically puzzling orbits of Sedna and its kin.

"Planet Nine" wouldn't have jerked all these other bodies into orbital submission all at once, via dramatic close-call encounters. Rather, over time its mass would gradually perturb objects like Sedna into confined orbits via resonances — much as Neptune has captured Pluto into a 3:2 resonance (that is, Neptune completes three orbits in the time Pluto takes to go around twice).

And how did this proposed planet manage to form so far from the Sun? Most likely it didn't. Batygin and Brown suggest it's a castoff — a body that formed much, much closer in and got ejected outward by Jupiter or perhaps by the Sun itself.

So Where is "Planet Nine"?

Black lines show the range of possible locations and observing characteristics for the putative "Planet Nine." (Red lines delineate the Milky Way blue line is the ecliptic.)
Konstantin Batygin & Mike Brown

If Batygin and Brown are right, this object must have at least 10 times Earth's mass (2 to 4 times its diameter) and occupy a highly elongated orbit that perhaps averages about 700 astronomical units (100 billion kilometers) from the Sun. Actually, a wide range of orbits are possible, as shown at right, and there's no way to know where the putative object might now lie along that orbit — whose period might be 10,000 to 20,000 years.

"Surely," I can sense you thinking, "such a large object would have been discovered by now." Well, probably not. When closest to the Sun, it wouldn't be particularly faint. But the elongated orbit means that most of the time it lingers far from perihelion. So odds are it's near aphelion and around magnitude 22 — beyond the range of most telescopic surveys to date.Worse, the predicted aphelion region corresponds to a portion of the sky that includes the Milky Way and that hasn't yet been covered by major surveys.

Meanwhile, Kevin Luhman (Penn State University) has already looked for distant planets using observations from NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), which would be sensitive to the heat a big body radiates to space. The problem is that a distant "Jupiter" or "Saturn" should be quite warm, whereas a 10-Earth-mass "mini-Neptune" wouldn't. Now Luhman is checking a limited set of WISE observations made at longer infrared wavelengths, covering only about 20% of the sky, that just might reveal a smaller, cooler object.

Even if the proposed "Planet Nine" is never seen directly, the circumstantial case for its existence might be strengthened once we've discovered more very distant Kuiper Belt objects and assessed their orbital distribution.

You can check out the Batygin-Brown paper here, but be forewarned it's dense with higher-order math. You might find the going a little easier by reading Caltech's press release.


Shift-Stacking the Night Away

Editor’s note: Astrobites is a graduate-student-run organization that digests astrophysical literature for undergraduate students. As part of the partnership between the AAS and astrobites, we occasionally repost astrobites content here at AAS Nova. We hope you enjoy this post from astrobites the original can be viewed at astrobites.org.

The Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), which just recently finished its primary mission to search for planets around nearby, bright stars, has also provided a treasure trove of other information for astronomers. As it stares at the sky, waiting to catch the brief flicker of a distant planet passing in front of its host star, TESS’s steady, unwavering gaze catches everything from stellar pulsations, to gamma-ray bursts, to distant solar system objects tumbling through the dark.

Artist’s rendering of the hypothetical Planet Nine in the outskirts of our solar system. [Caltech/R. Hurt, IPAC]

10x as distant as Neptune, “Planet Nine” would appear incredibly faint, due to the small amount of sunlight that reaches it. Furthermore, if it happens to lie near the star-studded galactic plane on the sky, it would be incredibly difficult to pick out in images.

An image of Planet Nine could be in some of the many exposures that TESS has already taken, although likely not in plain sight. Given that TESS takes 30-minute exposures of each patch of sky, the signal from our distant solar system companion would probably be extremely weak and hard to detect. One way around this issue is to “stack” multiple exposures on top of each other. This acts to boost the signal from any faint sources in an image above any background noise from the camera. Unfortunately, even the most distant solar system bodies move across the TESS field of view between exposures. Because the object is in a different place in each image, you lose any benefit from simply stacking the images on top of each other in place.

To solve this problem, the authors of today’s paper make use of a clever technique called “shift stacking”. Although an object will appear at a different location on each exposure, one can shift the sequence of exposures in such a way that the same pixels on each image correspond to the location of the object. By doing so, the images can then be stacked and added together and an object too faint to be visible in a single image now pops out.

Figure 1: Top: An illustration of the process by which a series of images, taken at different times, are combined to convert a faint, moving source into a much brighter, single point. Bottom: When searching for an undetected source, the path on the image is unknown. In this case, the algorithm must try out different guesses for the correct trajectory. The “correct” path is the one that produces the strongest signal on the final image. [Rice & Laughlin 2020]

Trying to guess the correct path for an undetected object can be slow ordeal. One simplification, however, makes this task much easier to conquer. Most outer solar system objects move incredibly slowly because they are so far from the Sun. They move so slowly, in fact, that their motion on the sky is almost entirely dominated by the Earth’s motion. This fact really helps to narrow down the range of possible guesses for the path of any undetected body. Because the Earth’s motion dominates, a body’s path across the images depends only on its distance from the Sun, and not on the specific shape of its orbit.

Figure 2: An application of the shift-stacking technique to three previously known outer solar system bodies: Sedna (top), 2015 BP519 (middle) and TG 422 (bottom). In the leftmost column, the known orbital parameters are used to calculate the trajectory of the object on the image. Next, the trajectory of the object is guessed using both a polynomial (middle) and PCA (right) technique to model the baseline flux. In all cases, the objects are recovered. [Rice & Laughlin 2020]

Next, the authors attempt to recover these three outer solar system bodies بدون telling the algorithm ahead of time about the trajectories of these bodies. Instead, the algorithm tries to guess the path by maximizing the brightness of the point source in the shift-stacked images. This is shown in the middle and right hand columns of Figure 2. Here, “polynomial” and “PCA” refer to the technique used to subtract the baseline flux from the images. Although the polynomial technique is less computationally expensive, it sometimes results in the object itself being removed from the images.

Lastly, the authors apply their blind search algorithm to TESS sectors 18 and 19. Although this is only a small piece of the observing footprint of the telescope, these two sectors partially overlap with the galactic plane, which is where the shift-stacking technique is particularly useful. In total, the authors provide a list of 17 new outer solar system body candidates, which will need to be followed up with ground-based observations to confirm. From the TESS images, the distance, brightness, and size of the objects are estimated. Unfortunately, none appear anywhere near as large as what is expected for the hypothetical planet nine. It is, however, exciting that this technique finds so many new candidate objects from such a small search area. Presently, there are only about 100 known distant outer solar system bodies! Although this technique is quite computationally expensive to run, a more clever implementation that involves convolutional neural networks could allow this to be run on the entire sky.

Original astrobite edited by Bryanne McDonough.

About the author, Spencer Wallace:

I’m a member of the UW Astronomy N-body shop working with Thomas Quinn to study simulations of planet formation. In particular, I’m interested in how this process plays out around M stars, which put out huge amounts of radiation during the pre main-sequence phase and are known to host extremely short period planets. When I’m not thinking about planet formation, I’m an avid hiker/backpacker and play bass for the band Night Lunch.


Planet Nine Could Be Our Solar System's Missing 'Super Earth'

Planet Nine is out there, and astronomers are determined to find it, according to a new statement from NASA. In fact, mounting evidence suggests it's hard to imagine our solar system without the unseen world.

The hypothetical planet is believed to be about 10 times more massive than Earth and located in the dark, outer reaches of the solar system, approximately 20 times farther from the sun than Neptune is. While the mysterious world still has yet to be found, astronomers have discovered a number of strange features of our solar system that are best explained by the presence of a ninth planet, according to the NASA statement.

"There are now five different lines of observational evidence pointing to the existence of Planet Nine," Konstantin Batygin, a planetary astrophysicist at the California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, said in the statement. "If you were to remove this explanation and imagine Planet Nine does not exist, then you generate more problems than you solve. All of a sudden, you have five different puzzles, and you must come up with five different theories to explain them." [The Evidence for 'Planet Nine' in Our Solar System (Gallery)]

In 2016, Batygin and co-author Mike Brown, an astronomer at Caltech, published a study that examined the elliptical orbits of six known objects in the Kuiper Belt, a distant region of icy bodies stretching from Neptune outward toward interstellar space. Their findings revealed that all of those Kuiper Belt objects have elliptical orbits that point in the same direction and are tilted about 30 degrees "downward" compared to the plane in which the eight official planets circle the sun, according to the statement.

Using computer simulations of the solar system with a Planet Nine, Batygin and Brown also showed that there should be even more objects tilted a whopping 90 degrees with respect to the solar plane. Further investigation revealed that five such objects were already known to fit these parameters, the researchers said.

Since then, the astronomers have found new evidence that further supports the existence of Planet Nine. With help from Elizabeth Bailey, an astrophysicist and planetary scientist at Caltech, the team showed that Planet Nine's influence might have tilted the planets of our solar system, which would explain why the zone in which the eight major planets orbit the sun is tilted by about 6 degrees compared to the sun's equator.

"Over long periods of time, Planet Nine will make the entire solar-system plane precess, or wobble, just like a top on a table," Batygin said in the statement.

Finally, the researchers demonstrate how Planet Nine's presence could explain why some Kuiper Belt objects orbit in the opposite direction from everything else in the solar system.

"No other model can explain the weirdness of these high-inclination orbits," Batygin said in the statement. "It turns out that Planet Nine provides a natural avenue for their generation. These things have been twisted out of the solar system plane with help from Planet Nine and then scattered inward by Neptune."

Going forward, the researchers plan to use the Subaru Telescope at Mauna Kea Observatory in Hawaii to find Planet Nine, and then deduce where the mysterious world came from.

The most common type of planets discovered around other stars in our galaxy has been what astronomers call "super Earths" &mdash rocky worlds that are larger than Earth but smaller than Neptune. However, no such planet has yet been discovered in our solar system, meaning that Planet Nine could be our missing "super Earth," the researchers said.

Editor's Note: This article has been updated to clarify that بعض Kuiper Belt objects unexpectedly orbit in the opposite direction to the rest of the Solar System, not all of them.


شاهد الفيديو: 10 حقائق مذهلة حول أبعد كواكب مجموعتنا الشمسية الكوكب التاسع (شهر اكتوبر 2021).