A Naprendszer eddig ismeretlen nagybolygója nyomában

Átírás

1

2 A Naprendszer eddig ismeretlen nagybolygója nyomában ELFT Magyar Fizikus Vándorgyűlés augusztus , Szeged, Tóth Imre MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet, Budapes

3 Tartalo m 2003 UB313 = Eris A Plútón túli bolygó keresése: 2006 előtt: Tizedik Bolygó (Planet X) majd Planet 9 (P9) Planet 9 létezhet Planet 9 nem is létezhet 3

4 NASA New Horizons július 14. Pluto és holdrendszere CA: 11:49 UTC h=12472 km a Pluto felszíntől, d=13658 km a középpontjától Pluto július 13. d= km New Horizons / LORRI Ralph (NASA, JHUAPL) Charon július 13. d= km New Horizons / LORRI (NASA, JHUAPL)

5 A PLÚTÓ PÁLYÁJA ( Pluto) D=2374±8 km (NH 2015) a = 39,26 CsE e = 0,244 i = 17,15 fok q = 29,65 CsE Q = 48,87 CsE P = 246 év

6 10 éves évforduló ( ): a Plútó nem nagybolygó, hanem törpebolygó lett: Pluto Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU 26th General Assembly), Közgyűlése, Prága, augusztus 24., Resolution 5A 6

7 A transzneptun-övezet és a belső Oort-felhő J.H. Oort ( ) SDO tartomány: vastagra hízott fánk fat doughnut a klasszikus Oort felhő KBO övezet körül (D. Jewitt) Kuchner (2002), Stern (2003), Gomes (2003, 2004), Levison & Morbidelli (2004)

8 A KUIPER ÖV FELFEDEZÉSE LEONARD (1930) EDGEWORTH (1943) KUIPER (1951) ÖV Leonard Edgeworth Kuiper Luu Jewitt

9 A SEDNA (2003 VB12) felfedezése Michael E. Brown (CalTech), Chadwick A. Trujillo (Gemini Telescopes), & David L. Rabinowitz (Yale), 1,22 m Oschin Schmidt teleszkóp, Mt. Palomar a = 506 CsE, q=76 CsE, Q=936 CsE, i=11,9º P=11400 év

10 Bolygórendszerünk a Sednáról

11 ETNO: Extrém-TNO, DDO: Distant Detached Object Sedna és 2012 VP113 pályái és a Kuiper-öv Trujillo & Sheppard (2014): az ETNO pályák felsorakozása Sedna q=76 CsE Q=936 CsE a=506 CsE i=11,9º D~995±80 km (Thermophys.) ~1060±100 km (STM) 2012 VP113 q=80 CsE Q=438 CsE a=259 CsE i=24º D~450 km ( km?)

12 Michael E. Brown & Konsztantyin Batyigin Caltech, Pasadena, Kalifornia (2016) 12

13 A 2016-ig 6 ismert DDO (Distant Detached Object) és a feltételezett Kilencedik Bolygó 13

14 ETNO (DDO) pályák térbeli irányítottsága: Laplace-Runge-Lenz vektorok Kohler, S. AAS Nova Highlight Id. 637, 20 Jan

15 A 2016-ig ismert 6 DDO (Distant Detached Object) és a feltételezett Kilencedik Bolygó 15

16 A Planet 9 lehetséges helyzete a NASA Cassini rádióbemérésekből 16

17 Relativisztikus égi mechanika a Naprendszer égitestjei mozgásának leírására JPL modellek: DEnnn Newhall, Standish, Williams (1983) DE432 (2014): Δr~250 méter IMCCE modell (Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides) INPOP bolygó efemeriszek Δr~100 méter Einstein Infeld Hoffmann egyenletek (EIH) Paraméteres Poszt Newtoni formalizmus (PPN: Parametrized Post Newtonian) A Szaturnusz térbeli helyzetének Δr~100 méteres pontossága A Szaturnusztól több száz CsE re lévő ismeretlen bolygó (P9) hatása alapján: P9 közelítő pályája P9 lehetséges pozíciója a pályán belül

18 A Planet 9 lehetséges, illetve a legvalószínűbb helyzete a pályája mentén Fienga et al. (2016: AA) 18

19 Planet 9 pályája és mérete Modell adatok: P9: ~10 földtömeg sub-neptunusz nagy szuper-föld a = 700 CsE q = 280 CsE Q = 1120 CsE Keringési idő = év

20 A P9 lehetséges helyzete és az égboltfelmérő programok Brown & Batyigin (2016)

21 NASA WISE Wide-field Infrared Survey Explorer WISE határa 10000, ~25000 cs.e. WISE: földkörüli pálya (2009 től) h ~ km, i = 97,5º λ: 3,3 4,7 12 és 23 mikron All sky survey érzékenység 5σ: 68, 98, 860, 5400 mikro Jy (1 Jy = W m 2 Hz 1 fluxussűrűség) között 2x scan Nincs Szaturnusz-osztályú bolygó r ~ CsE-ig Nincs Jupiter-osztályú bolygó r ~ CsE-ig AllWISE program (2013 adatok közzététele): Luhmann et al. (2014)

22 A feltételezett kilencedik bolygó keresése a látható fénytartományban földi nagy teleszkópokkal Planet Nine Planet 9 9th Planet 22

23 23

24 Mauna Kea-n lévő teleszkópok tükörátmérőinek összehasonlítása Planet 9 Keck (10 m) Subaru (8 m) 24

25 Subaru (8,2 m), Keck I & II (10 m), NASA IRTF (3 m)

26 A Planet 9 keresése a Subaru teleszkóppal 1. team: Michael E. Brown & Konsztantyin Batyigin 26

27 A Planet 9 keresése a Subaru teleszkóppal 2. team: Scott S. Sheppard & Chadwick A. Trujillo 27

28 A 8 méteres Subaru teleszkóp, Mauna Kea, Hawaii h ~ 4139 méter (Subaru: Plejádok, Fiastyúk ) 28

29 Subaru teleszkóp, Mauna Kea, Hawaii, h ~ 4139 m kupola: D=40 m, H=43 m, tömege: 2000 tonna, forog a teleszkóppal 29

30 Subaru teleszkóp: D=8,2, f=15 m, f/2, Cassegrain f/12.2, Nasmyth f/12,6 (optikai), f/13.6 (IR), főtükör: 22,8 t, teleszkóp: 555 t

31 Subaru teleszkóp Hyper Supreme-Cam (HSC) 2012-től LM: 1,5º Tömeg: ~870 kg 31

32 A Subaru teleszkóp régi (1999) és új (2012) nagylátómezejű kamerája korrekciós optikájának összehasonlítása 32

33 Subaru teleszkóp Hyper Suprime-Cam (HSC) 2k x 4k CCD 15 μm képelem (Hamamatsu Photonics KK & ATC) 104 CCD + 4 autoguider + 8 autofókusz 33

34 Subaru Hyper Suprime-Cam (HSC) 34

35 Subaru teleszkóp Hyper Suprime-Cam (HSC) 2013-ban készült felvétele: M31 35

36 Felfedezés után, egyedi objektumra: Keck I és II teleszkópok (kis látómező), Mauna Kea, Hawaii, h ~ 4145 m 36

37 Azonban: a DDO pályák megfigyelt rendeződését, felsorakozását nem csak egy távoli nagybolygó okozhatja! Nem csak gravitációs pontforrás, hanem korongban eloszlott tömeg is!

38 Felvetődött: lehet egy külső Kuiper-öv ( Második Kuiper-öv ), amely a megfigyelt DDO-k rendezett perihélium irányeloszlását megmagyarázhatja (Anne-Marie Madigan & Michael McCourt, 2016) 38

39 Kuiper-öv: egy ősi törmelékkorong maradványa Ősi Kuiper-öv tömege: ~30 földtömeg Mai Kuiper-öv tömege: ~1/25 1/10 földtömeg Több Kuiper-öv is lehet a Naprendszerben? 39

40 A DDO pályák felsorakozása (apszisvonalak, pályahajlások) Anne Maire Madigan & Michael McCourt (2016) Astron. Dept. & Theor. Astrophys., Univ. of California, Berkeley, CA Institute for Theory and Computation, Harvard Univ., CfA, Cambridge, MA

41 Egy példa a többszörös törmelékkorongra, jég- és porgyűrűk: HL Tauri 41

42 HL Tauri T Tauri tipusú változócsillag V 15,1 mag B V = 0,92 Sp.: K9 d 450 fényév 140 parszek Törmelékorong: ~0,1 naptömeg (0,01 0,5 naptömeg) rádiusza ~ 2000 cs.e. Gáz: CO, ~1 naptömeg 42

43 ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) Chajnantor-plató, Chile, h ~ 5058 m

44 HL Tau ALMA

45 HL Tau 45

46 HL Tau és környezete LkHa358 XZ Tau 46

47 HL Tau (Brogan et al. 2016, ApJL, 808, L3)

48 Másik lehetőség: nem létezik a Kilencedik Bolygó Ugyanis kis valószínűségű eseményekre, folyamatokra alapozzák a létezését blogs.discoverymagazine.com

49 Másik lehetőség: nem is létezik a Kilencedik Bolygó Ugyanis kis valószínűségű eseményekre, folyamatokra alapozzák a létezését Kepler 62b, d, e, f szuper Föld (2,1; 5,5; 4,5; 2,8 földtömeg) dec. 11.

50 Összefoglalás következtetések A P9 létezése megalapozottnak tekinthető A P9 nem létezik (de akár létezhetne is) A P9 egyáltalán nem létezhet (kizárt a létezése): kis valószínűségű események, folyamatok az eddig felsoroltak Kereső programok mellékeredménye, hozadéka további új és érdekes objektumok felfedezése lehet Stabilizáló rezonancia az ETNO k pályái térbeli elrendezettségére Kisebb naptávolságról szóródott ki a korai Naprendszerben Nagy naptávolságban állt össze hosszú idő, 1 2 milliárd év alatt (Kenyon & Bromley, 2016) A Nap befogta a korai csillagkörnyezetéből (Oort felhők kölcsönhatása, átfedése, Mustill et al., 2016) Napkörüli pályán lévő bolygót térített ETNO pályára egy közelbe került törpecsillag (kezdeti nagy naptávolság, 10% esély) A Nap később befogta ( elcsente ) be egy közelbe került és az Oort felhőn áthaladt törpétől (0,05 naptömegű barna törpe?) (Li & Adams, 2016) Az ETNO k pályái rendezettségét egy külső Kuiper öv gravitációs hatása is kialakíthatja Műszeridő kérése/biztosítása nagy műszerekre Naprendszer exobolygó rendszerek megismerése, összehasonlítása: megfigyelések, modellek

51 Köszönöm a figyelmet! VÉGE 51