Астрономы объявили о возможном существовании девятой планеты Солнечной системы!

[Viborn]

Скорее всего, после этого полная энергия системы "Солнце + блуждающая планета" станет отрицательной, но очень маленькой, близкой к нулю.

Строго говоря, это вовсе не очевидно, конечно - что близкой к нулю. Вектора движения планеты и Солнца могут быть почти коллинеарными, например, а соударение с третьим телом довольно интенсивным, встречно-боковым. И тогда пришлая планета выйдет на орбиту с большим эксцентриситетом. И уже потом эта орбита может "как-то" выровняться, стать более круговой.

Но все это влажные фантазии и допущения, разумеется. 

[Андрей Курилов]

Но все это влажные фантазии и допущения, разумеется. 

В том-то и дело, что у вас пока только влажные фантазии против выводов моделирования.

[vsf]

В принципе мы можем посмотреть на миниатюрную модель Солнечной Системы со стороны. Речь идет о спутниковой системе Юпитера. По горизонтали большие полуоси, по вертикали угол наклонения орбит спутников Юпитера:



   Небольшие спутники с похожими орбитами (семейства) скорее всего в прошлом представляли собой более крупные объекты, распавшиеся из-за столкновений с астероидами или кометами.

    В целом у спутниковой системы Юпитера наблюдается значительная схожесть со структурой Солнечной Системы. Восемь самых внутренних спутников похожи на главные планеты Солнечной Системы: минимальное наклонение орбит к экватору Юпитера, а так же почти круговые орбиты. Семейства внешних проградных спутников Юпитера могут являться аналогами неоткрытых планет за орбитой Нептуна. Можно отметить, что их размеры будут сравнимы с планетами земной группы, а параметры орбит более-менее похожи на последние гипотезы о девятой планете (большая полуось в 5-10 раз больше, чем у орбиты Нептуна, эксцентриситет орбиты около 0.2, а наклонение в районе 30-50 градусов). Ещё дальше (большие полуоси в несколько раз больше) могут находиться оортоиды размером с Землю или Марс (блуждающие планеты, захваченные гравитацией Солнца из межзвездного пространства). Данные оортоиды скорее всего будут обладать ретроградными орбитами (наклонения 140-170 градусов) c большим эксцентриситетом (e=0.1-0.5).


Так что теоретически тела размером с Марс и Землю за орбитой Нептуна в любом случае должны существовать. Насчет суперземли уже сомнительно.

[Андрей Курилов]

Данные оортоиды скорее всего будут обладать ретроградными орбитами (наклонения 140-170 градусов) c большим эксцентриситетом (e=0.1-0.5).

За исключением того, что в облаке Оорта наклонения распределены более-менее равномерно (не только ретроградные объекты).
Кстати, есть картинка получше:

тела размером с Марс и Землю за орбитой Нептуна в любом случае должны существовать

Кому должны? Особенно учитывая, что суммарная масса Облака Оорта едва ли дотягивает до массы Марса.

По идеи

по идеи

Сие на каком языке?

[vsf]

За исключением того, что в облаке Оорта наклонения распределены более-менее равномерно (не только ретроградные объекты).

Нашел пару графиков по этой теме.
https://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol212/lectures/25.html
https://www.princeton.edu/~willman/tno-comet/

Распределение наклонения известных комет Солнечной Системы обладает двумя максимумами: около 0 градусов (короткопериодические кометы) и около 150 градусов (кометы облака Оорта).

Кстати, есть картинка получше:

Да, там ещё показывается экцентриситет орбит (перицентр и апоцентр орбит) с распределением размеров. Немного нагляднее.

Особенно учитывая, что суммарная масса Облака Оорта едва ли дотягивает до массы Марса.

Все оценки которые я видел говорят о как минимум массе Земли.

http://adsabs.harvard.edu/abs/1983A%26A...118...90W
http://www.astronomynotes.com/solfluf/s8.htm

If Halley's Comet's mass is typical for comets, then the Oort Cloud could have a total mass between 4 and 80 Earth masses.

[Андрей Курилов]

Распределение наклонения известных комет Солнечной Системы обладает двумя максимумами: около 0 градусов (короткопериодические кометы) и около 150 градусов (кометы облака Оорта).

Это не распределение наклонений объектов Облака Оорта. Это распределение наклонений комет внутри Солнечной Системы. Собственно пик в районе 0 градусов именно об этом и говорит.

Все оценки которые я видел говорят о как минимум массе Земли.

Это - устаревшая оценка, т.к. средний размер комет оказался значительно меньше размера кометы Галлея. Так как раньше была известна масса одного единственного экземпляра ядра кометы (Галлея), то от этого и плясали. Позднее оказалось, что ядро кометы Галлея значительно крупнее среднего. Соответственно оценка массы Облака Оорта снизилась.

[vsf]

Это - устаревшая оценка, т.к. средний размер комет оказался значительно меньше размера кометы Галлея. Так как раньше была известна масса одного единственного экземпляра ядра кометы (Галлея), то от этого и плясали. Позднее оказалось, что ядро кометы Галлея значительно крупнее среднего. Соответственно оценка массы Облака Оорта снизилась.

Можно ссылку, интересно было бы почитать об этом?

Я кстати нашел еще интересную статистику по кометам
http://www.johnstonsarchive.net/astro/cometsgraph.html

Похоже максимум на 150 градусов почти целиком вызван кометами группы Крейца

by Wm. Robert Johnston
last updated 28 March 2015
Inclination vs. perihelion distance for 3,821 comets



Большинство комет, которые обнаруживают SOHO и STEREO входят в эту группу. Пишут, что это обломки очень большой кометы (намного больше Хейла-Боппы) с периодом обращения около тысячи лет.

Кометы этой группы составляют едва ли не половину известных комет:

Perihelion distance vs. discovery date for 3,743 comets



Если не брать эту группу, то распределение наклонений комет более-менее равномерное:

Inclination vs. orbital period for 1,152 comets

[Андрей Курилов]

Можно ссылку, интересно было бы почитать об этом?

Сам ищу
Дело в том, что есть ограничение сверху на массу ОО из факта недектирования межзвёздных комет. ОО других звёзд должны быть источником межзвёздных комет. Если мы их не видим за всё время наблюдений, значит ОО других звёзд менее населены, значит ОО Солнца также менее населено. Есть соотв. статья, пытаюсь найти. Но, честно говоря, всё это имеет довольно слабое отношение к теме.

[vsf]

Большинство комет, которые обнаруживают SOHO и STEREO входят в эту группу.

http://www.ast.cam.ac.uk/~jds/klist.htm
Вот тут точные цифры указаны:

SOHO and STEREO Kreutz group I objects (1336 comets= 69%)
SOHO and STEREO Kreutz group II objects (304 comets = 16%)
Meyer group (117 comets = 6%)
Marsden group (39 comets/returns = 2%)
Kracht group I (38 comets/returns = 2%)
Kracht group II (6 comet apparitions, 2/3 comets = 0%)
Other comets (102 comets/returns = 5%)
All SOHO and STEREO comets (2023 comets)


https://arxiv.org/pdf/1409.8657.pdf
На 2014 год к группе относятся 2 тысяч комет из 2.8 тысяч найденных SOHO. Апоцентр группы находится примерно на 180 а.е..

First identified by Kreutz (1888), the Kreutz family of sungrazing comets is probably the most well-known comet family, mostly because of its small perihelion distance (almost at the surface of the Sun) and the large number of known members (∼ 2 000 as of the time of writing).

В Вики даже больше оценка:
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Kreutz_Sungrazers

The entire group spans several degrees across in their orbits, and make up a significant portion of the known comets in the Solar System—as of November 2015 about 3000 of the 4000 known comets belong to the Kreutz sungrazers group.

[Андрей Курилов]

Я кстати нашел еще интересную статистику по кометам

Я открою для вас настоящий клад своих изысканий:

Альтернативное и лучшее объяснение брабатыгинских аномалий перицентров среди ТНО:
Существует ли облако Оорта? И в каком виде.

Существует ли облако Оорта? И в каком виде.
Существует ли облако Оорта? И в каком виде.
Существует ли облако Оорта? И в каком виде.
Существует ли облако Оорта? И в каком виде.

[vsf]

Альтернативное и лучшее объяснение брабатыгинских аномалий перицентров среди ТНО:

Спасибо, почитал. И какой по Вашему должен был быть размер у первоначального тела, породившего семейство седноидов 20 миллионов лет назад?

[Андрей Курилов]

Альтернативное и лучшее объяснение брабатыгинских аномалий перицентров среди ТНО:

Спасибо, почитал. И какой по Вашему должен был быть размер у первоначального тела, породившего семейство седноидов 20 миллионов лет назад?

Ну как же. Суммарная масса наблюдаемых "аномальных" объектов составляет менее 2х масс Седны.

[T^Im]

По закону сохранения энергии если во вселенной есть только два тела, то захват вообще невозможен. Или полная энергия системы отрицательна, и тогда планета вечно вращается вокруг звезды, или она положительна, и тогда планета пролетает мимо звезды по гиперболической траектории. Чтобы произошел захват, налетающее тело (блуждающая планета) должна куда-то деть часть своей кинетической энергии. Например, передать ее третьему телу. Скорее всего, после этого полная энергия системы "Солнце + блуждающая планета" станет отрицательной, но очень маленькой, близкой к нулю. А это значит, что орбита окажется очень широкой, с большой полуосью около сотни тысяч астрономических единиц.Каким образом эта орбита превратится в сравнительно тесную орбиту с большой полуосью 50-100 а.е., да еще с небольшими эксцентриситетом и наклонением к эклиптике?

А может ли такое быть, что планета (понятно, что не блуждающая, но достаточно далекая от звезды хозяина) "перескочит" от родной звезды к Солнцу (при наиболее тесном сближении звезды и Солнца) по эквипотенциальной поверхности? Примерно как происходит перетекание вещества в двойных звездах. Или тут это по каким то причинам не возможно?

[vsf]

Ну как же. Суммарная масса наблюдаемых "аномальных" объектов составляет менее 2х масс Седны.

Так седноиды можно обнаружить только в перицентре их орбит (примерно 1/50 времени от их периодов обращения). Считаете, что нам крупно повезло обнаружить крупнейшего представителя седноидов (Седну) во время прохождения перицентра?

Последние статистические оценки Шеппарда говорят, что масса седноидов может составлять около 1/10 массы Земли.

https://arxiv.org/pdf/1608.08772.pdf
На 19 странице

For the asymmetric case, we find that the total number of EDTNOs in the radius range 100km < r < 4000km to be 1800 and the total mass to be 3.8 × 10^22 kg (∼ 1/150 of an Earth mass) assuming a differential power law of q′ = −5 (Figure 15).

Our current survey found one inner Oort cloud object (q > 50 AU and a > 150 AU), 2012 VP113. For our model populations we restricted our minimum perihelion to 75 AU since the two known IOCs, Sedna and 2012 VP113, both have perihelia above this range, which might suggest an inner edge around 75 AU (Trujillo and Sheppard 2014). We assumed that the IOCs also have constrained angular orbital elements, similar to the EDTNOs (Table 5).
From the detection of 2012 VP113 and the survey fields we have covered, we find the number of bodies in the radius range 100km < r < 4000km to be 2×10^4 and a total mass of 4×10^23 kg or ∼ 1/10 of an Earth mass (Figure 15). We expect there should be a few objects larger than Pluto in the IOC.

Среди седноидов ожидаются несколько объектов крупнее, чем Плутон.

[Андрей Курилов]

Так седноиды можно обнаружить только в перицентре их орбит (примерно 1/50 времени от их периодов обращения). Считаете, что нам крупно повезло обнаружить крупнейшего представителя седноидов (Седну) во время прохождения перицентра?

Нет, я сказал только то, что я сказал (см. выше).
Суммарная масса седноидов (т.е. суммарная масса внутреннего Облака Оорта) действительно может быть порядка 0,1 земной массы. Это отлично согласуется с моими собственными оценками. Только вот аномальных ТНО у Брауна с Батыгиным вроде около дюжины, а седноидов известно 2 штуки. Не путайте кислое с мягким. Это совершенно разные множества объектов, лишь частично пересекающиеся.

[vsf]

Интересная новая работа по теме

https://arxiv.org/abs/1707.07634

Число небольших блуждающих планет (массой с Землю и более) или подобных планет у звезд с очень большими периодами обращения (в эту категорию попадает и гипотетическая 9-ая планета, и оортоиды) может в 10 и более раз превышать число звезд в галактике.

На 4-ой и 5-ой странице:

The best-fitting microlensing models of six short events constrain their Einstein timescales in the range 0.1 < tE < 0.4 d (Extended Data Table 1). Such short events should be caused by Earth- and super-Earth-mass objects, provided that they have kinematics that are similar to the brown dwarf, stellar and remnant lenses. They might be gravitationally unbound to any star or located at wide orbits (at least several astronomical units from the host star), given no signs of binarity in their light curves. Because the number of ultrashort events is very small and their nature is uncertain, we do not attempt to model their mass function. However, a mere detection of such ultra-hort events means that Earth-mass lenses must be very common. If we assume that 5 M⊕-mass planets are five times more common than main-sequence stars, the expected number of ultrashort microlensing events is 2.2. For a more realistic mass function in which Earth-mass planets12 are five times more common than main-sequence stars, the expected number of detections is 25% smaller.

According to planet formation theories, most Earth- and super-Earth-mass planets should form at relatively small orbital separations (< 10 au). The most likely sources of wide-orbit and free-floating Earth-mass planets are dynamical interactions in young multi-planet systems. Other mechanisms (including ejections from multiple-star systems, stellar fly-bys, interactions in stellar clusters, and post-main-sequence evolution of the host star(s)) have also been proposed. Although these processes are unlikely to produce a sizable population of Jupiter-mass free-floating planets, Earth-mass planets can be scattered and ejected much more efficiently.

[Foma]

Интересная новая работа по теме

Справедливости ради стоило бы также указать, что из 2617 зарегистрированных событий микролинзирования ультракоротких всего 6, да и те могут оказаться вспыхивающими звездами. Поэтому адекватной статистикой по блуждающим землям и суперземлям мы по сути не располагаем и делать отсюда какие-либо выводы несколько преждевременно.

[vsf]

В любом случае прорывная работа - первая наблюдательная оценка встречаемости небольших блуждающих и долгопериодических планет у звезд. Космические телескопы должны в недалеком будущем окончательно поставить точку в этом вопросе. Для удаленных друг от друга наблюдателей (которые, к примеру находятся в различных точках гелиоцентрической орбиты) ультракороткие события микролинзирования будут наблюдаться в разное время по причине параллакса события микролинзирования. В то время, как для случая вспышки звезды, событие для разных наблюдателей будет происходить в одинаковое время.

[Андрей Курилов]

Ув. Сергей Попов прокомментировал статью более сдержанно в своих обзорах

Показано, что число массивных планет с такими свойствами невелико: менее одной планеты на 4 звезды Главной последовательности. А вот с менее массивными планетами ситуация менее ясна. Среди событий микролинзирования есть неплохие кандидаты в события, связанные с такими объектами. Поэтому число свободно летающих планет земной и сверхземной массы может быть велико. Это находится в соответствии с современными моделями формирования планет

[vsf]

Начался анализ данных обзора PTF за 2009-2016 годы с целью поиска девятой планеты. Основной поиск выполнит за несколько дней этого августа суперкомпьютер Кори (6-ое место в мире и 3-е в США в топ500).

http://spectrum.ieee.org/aerospace/satellites/is-there-a-giant-planet-lurking-beyond-pluto

http://za-neptunie.livejournal.com/287615.html