孤立海王星天体的黑体辐射

近期对一些柯伊伯带天体轨道的分析假设，在离太阳非常远的地方存在一颗未发现的海王星大小行星。此类遥远轨道上的海王星天体的能量收支由其冷却释放的内部热量而非太阳辐照主导（使它们实质上是“孤立的”）。这些行星在冷却时发出的黑体辐射可能为其探测提供手段。本文中，我们使用一个解析玩具模型来研究孤立海王星天体的冷却与辐射。该模型可将一次探测（或零探测）转化为对假想的“行星九”大小和成分的约束。具体而言，类海王星行星的厚气体大气充当了减缓其冷却的绝缘毯。因此，对海王星发射时的黑体温度 $T_{\rm eff}\sim 50\textrm{K}$ 的测量可用于估算其大气质量 $M_{\rm atm}$。明确地，我们发现关系 $T_{\rm eff}\propto M_{\rm atm}^{1/12}$。尽管这一关系较弱，对维恩尾处流强的测量可约束大气质量，至少在一个数量级以内，并为这些行星可能的形成场景提供有用限制。最后，我们通过将我们的模型与近期全天空巡天的零结果相结合，约束了行星九的大小和成分。