- Объект находится на орбите вокруг Солнца
- Объект имеет достаточную массу для того, чтобы его собственная гравитация преодолела силы твердого тела, так что он принимает гидростатическое равновесное (почти круглое) состояние. Объект очистил окрестности вокруг своей орбиты
Источник:"Генеральная Ассамблея IAU 2006: Резолюции 5 и 6" (PDF) . IAU. 24 августа 2006 г. . Получено 23 июня 2009 г. .
Определение термина «планета» менялось несколько раз с тех пор, как это слово было придумано древними греками . Греческие астрономы использовали термин ἀστέρες πλανῆται ( asteres planetai ), «блуждающие звезды», для звездообразных объектов, которые, по-видимому, двигались по небу. На протяжении тысячелетий этот термин включал в себя множество различных небесных тел , от Солнца и Луны до спутников и астероидов .
В современной астрономии существуют две основные концепции планеты . Планета может быть астрономическим телом, которое динамически доминирует в своем регионе (то есть, контролирует ли оно судьбу других меньших тел в своей окрестности), или она определяется как находящаяся в гидростатическом равновесии (она стала гравитационно округленной и уплотненной). Их можно охарактеризовать как определение динамического доминирования и геофизическое определение .
Проблема четкого определения планеты достигла апогея в январе 2005 года с открытием транснептунового объекта Эриды , тела, более массивного, чем самая маленькая из тогда принятых планет, Плутон . [ 1] В своем ответе в августе 2006 года Международный астрономический союз (МАС), который признан астрономами в качестве международного руководящего органа, ответственного за решение вопросов номенклатуры , опубликовал свое решение по этому вопросу во время встречи в Праге . Это определение, которое применяется только к Солнечной системе (хотя экзопланеты рассматривались в 2003 году), гласит, что планета — это тело, которое вращается вокруг Солнца, достаточно массивное, чтобы его собственная гравитация делала его круглым , и « очистившее свое окружение » от более мелких объектов, приближающихся к его орбите. Плутон удовлетворяет первым двум из этих критериев, но не третьему, и поэтому не может считаться планетой в соответствии с этим формализованным определением. Решение МАС не разрешило всех противоречий. Хотя многие астрономы приняли его, некоторые планетологи полностью отвергли его, предложив вместо него геофизическое или подобное определение.
Хотя знание о планетах предшествует истории и является общим для большинства цивилизаций, слово «планета» восходит к Древней Греции . Большинство греков считали, что Земля неподвижна и находится в центре Вселенной в соответствии с геоцентрической моделью , и что объекты на небе, и само небо, вращаются вокруг нее (исключением был Аристарх Самосский , который выдвинул раннюю версию гелиоцентризма ). Греческие астрономы использовали термин ἀστέρες πλανῆται ( asteres planetai ), «блуждающие звезды», [2] [3] для описания тех звездообразных огней на небесах, которые двигались в течение года, в отличие от ἀστέρες ἀπλανεῖς ( asteres aplaneis ), « неподвижных звезд », которые оставались неподвижными относительно друг друга. Пять тел, которые в настоящее время называются «планетами», были известны грекам, и были видны невооруженным глазом: Меркурий , Венера , Марс , Юпитер и Сатурн .
Греко-римская космология обычно считала семь планет, среди которых были Солнце и Луна (как и в современной астрологии ); однако, в этом вопросе есть некоторая двусмысленность, поскольку многие древние астрономы отличали пять звездообразных планет от Солнца и Луны. Как отметил немецкий натуралист XIX века Александр фон Гумбольдт в своей работе «Космос» ,
Из семи космических тел, которые, благодаря их постоянно меняющимся относительным положениям и расстояниям друг от друга, с самых древних времен отличались от «неблуждающих сфер» небес «неподвижных звезд», которые по всем разумным признакам сохраняют свои относительные положения и расстояния неизменными, только пять — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — носят вид звезд — « пять блуждающих звезд », — тогда как Солнце и Луна, исходя из размера их дисков, их важности для человека и места, отведенного им в мифологических системах, были классифицированы отдельно. [4]
В своем «Тимее» , написанном примерно в 360 г. до н. э. , Платон упоминает «Солнце, Луну и пять других звезд, которые называются планетами». [5] Его ученик Аристотель делает похожее различие в своем труде «О небесах» : «Движения Солнца и Луны меньше, чем движения некоторых планет». [6] В своих «Явлениях» , которые послужили основой для стихотворного астрономического трактата, написанного философом Евдоксом примерно в 350 г. до н. э., [7] поэт Арат описывает «те пять других сфер, которые смешиваются с [созвездиями] и вращаются по обе стороны от двенадцати фигур Зодиака». [8]
В своем «Альмагесте» , написанном во II веке, Птолемей упоминает «Солнце, Луну и пять планет». [9] Гигин прямо упоминает «пять звезд, которые многие называли блуждающими, и которые греки называют Планетами». [10] Марк Манилий , латинский писатель, живший во времена Цезаря Августа , чья поэма «Астрономика» считается одним из основных текстов для современной астрологии , говорит: «Теперь додекатемориум делится на пять частей, ибо так много звезд, называемых блуждающими, которые с преходящей яркостью сияют на небе». [11]
Единый взгляд на семь планет можно найти в « Сне Сципиона » Цицерона , написанном около 53 г. до н. э., где дух Сципиона Африканского провозглашает: «Семь из этих сфер содержат планеты, по одной планете в каждой сфере, которые все движутся против движения небес». [12] В своей «Естественной истории » , написанной в 77 г. н. э., Плиний Старший упоминает «семь звезд, которые из-за их движения мы называем планетами, хотя ни одна звезда не блуждает меньше, чем они». [13] Нонн , греческий поэт V века, говорит в своих «Дионисиях» : «У меня есть оракулы истории на семи табличках, и таблички носят имена семи планет». [10]
Средневековые и ренессансные писатели в целом принимали идею семи планет. Стандартное средневековое введение в астрономию, De Sphaera Сакробоско , включает Солнце и Луну в число планет, [14] более продвинутая Theorica planetarum представляет «теорию семи планет», [15] в то время как инструкции к таблицам Альфонса показывают, как «находить с помощью таблиц средние моты Солнца, Луны и остальных планет». [16] В своем Confessio Amantis поэт XIV века Джон Гауэр , ссылаясь на связь планет с ремеслом алхимии , пишет: «Of the planetes ben begonne/Золото наклонено к Sonne/Мона Сельвера имеет свою часть...», указывая, что Солнце и Луна были планетами. [17] Даже Николай Коперник , отвергавший геоцентрическую модель, был неоднозначен относительно того, являются ли Солнце и Луна планетами. В своем труде De Revolutionibus Коперник четко разделяет «солнце, луну, планеты и звезды»; [18] однако в своем посвящении работы папе Павлу III Коперник ссылается на «движение солнца и луны... и пяти других планет». [19]
Когда гелиоцентрическая модель Коперника была принята вместо геоцентрической , Земля была помещена среди планет, а Солнце и Луна были переклассифицированы, что потребовало концептуальной революции в понимании планет. Как отметил историк науки Томас Кун в своей книге «Структура научных революций» : [20]
Коперниканцы, отрицавшие традиционное название «планета» Солнца... изменяли значение слова «планета», чтобы оно продолжало проводить полезные различия в мире, где все небесные тела... воспринимались иначе, чем раньше... Глядя на Луну, обращенный в коперниканство... говорит: «Когда-то я принимал Луну за планету (или видел Луну как таковую), но я ошибался».
Коперник косвенно ссылается на Землю как на планету в своем труде «О вращении тел» , когда говорит: «Предположив таким образом движения, которые я приписываю Земле далее в томе, путем долгого и интенсивного изучения я наконец обнаружил, что если движения других планет коррелируют с вращением Земли...» [18] Галилей также утверждает, что Земля является планетой в «Диалоге о двух главнейших системах мира» : «[З]емля, не менее чем Луна или любая другая планета, должна быть причислена к естественным телам, которые движутся по кругу». [21]
В 1781 году астроном Уильям Гершель искал на небе неуловимые звездные параллаксы , когда он заметил то, что он назвал кометой в созвездии Тельца . В отличие от звезд, которые оставались всего лишь точками света даже при большом увеличении, размер этого объекта увеличивался пропорционально используемой мощности. То, что этот странный объект мог быть планетой, просто не приходило в голову Гершелю; пять планет за пределами Земли были частью концепции человечества о вселенной с древних времен. Поскольку астероиды еще не были открыты, кометы были единственными движущимися объектами, которые можно было увидеть в телескоп. [22] Однако, в отличие от кометы, орбита этого объекта была почти круговой и находилась в плоскости эклиптики. До того, как Гершель объявил об открытии своей «кометы», его коллега, британский королевский астроном Невил Маскелин , написал ему: «Я не знаю, как ее назвать. Это может быть как обычная планета, движущаяся по почти круговой орбите вокруг Солнца, так и комета, движущаяся по очень эксцентричной эллиптической орбите. Я пока не видел у нее ни комы , ни хвоста». [23] «Комета» также находилась очень далеко, слишком далеко, чтобы простая комета могла сама себя распознать. В конце концов ее признали седьмой планетой и назвали Ураном в честь отца Сатурна.
Гравитационно-индуцированные нерегулярности в наблюдаемой орбите Урана в конечном итоге привели к открытию Нептуна в 1846 году, а предполагаемые нерегулярности в орбите Нептуна впоследствии привели к поиску, который не обнаружил возмущающего объекта (позже было обнаружено, что это был математический артефакт, вызванный переоценкой массы Нептуна), но нашел Плутон в 1930 году. Первоначально считалось, что его масса примерно равна массе Земли, наблюдения постепенно уменьшали предполагаемую массу Плутона, пока не выяснилось, что она составляет всего лишь пять сотых от массы Земли; слишком мала, чтобы вообще повлиять на орбиту Нептуна. [22] В 1989 году Вояджер-2 определил, что нерегулярности вызваны переоценкой массы Нептуна. [24]
Когда Коперник поместил Землю среди планет, он также поместил Луну на орбиту вокруг Земли, сделав Луну первым естественным спутником, который был идентифицирован. Когда Галилей открыл свои четыре спутника Юпитера в 1610 году, они придали вес аргументу Коперника, потому что если другие планеты могли иметь спутники, то и Земля могла. Однако оставалась некоторая путаница относительно того, были ли эти объекты «планетами»; Галилей называл их «четырьмя планетами, летающими вокруг звезды Юпитера через неравные интервалы и периоды с удивительной быстротой». [25] Аналогичным образом, Христиан Гюйгенс , открыв крупнейший спутник Сатурна Титан в 1655 году, использовал много терминов для его описания, включая «planeta» (планета), «stella» (звезда), «luna» (луна) и «satellite» (спутник), слово, придуманное Иоганном Кеплером . [26] [27] Джованни Кассини , объявляя о своем открытии спутников Сатурна Япета и Реи в 1671 и 1672 годах, описал их как Nouvelles Planetes autour de Saturne («Новые планеты вокруг Сатурна»). [28] Однако, когда «Journal de Scavans» сообщил об открытии Кассини двух новых спутников Сатурна ( Дионы и Тефии ) в 1686 году, он назвал их строго «спутниками», хотя иногда Сатурн называли «главной планетой». [29] Когда Уильям Гершель объявил о своем открытии двух объектов на орбите вокруг Урана в 1787 году ( Титании и Оберона ), он назвал их «спутниками» и «вторичными планетами». [30] Во всех последующих сообщениях об открытиях естественных спутников использовался исключительно термин «спутник», [31] хотя в книге 1868 года «Иллюстрированная астрономия Смита» спутники упоминались как «вторичные планеты». [32]
Одним из неожиданных результатов открытия Урана Уильямом Гершелем было то, что он, по-видимому, подтвердил закон Боде , математическую функцию, которая генерирует размер большой полуоси планетарных орбит . Астрономы считали этот «закон» бессмысленным совпадением, но Уран упал на очень близком к точному расстоянию, которое он предсказывал. Поскольку закон Боде также предсказывал тело между Марсом и Юпитером, которое в тот момент не наблюдалось, астрономы обратили свое внимание на этот регион в надежде, что его снова можно будет подтвердить. Наконец, в 1801 году астроном Джузеппе Пиацци нашел миниатюрный новый мир, Цереру , лежащую как раз в правильной точке пространства. Объект был провозглашен новой планетой. [33]
Затем в 1802 году Генрих Ольберс открыл Палладу , вторую «планету» примерно на том же расстоянии от Солнца, что и Церера. Тот факт, что две планеты могут занимать одну и ту же орбиту, был оскорблением вековых представлений. [34] В 1804 году был открыт еще один мир, Юнона , на похожей орбите. [33] В 1807 году Ольберс открыл четвертый объект, Весту , на похожем орбитальном расстоянии.
Гершель предложил дать этим четырём мирам свою собственную отдельную классификацию, астероиды (что означает «похожие на звёзды», поскольку они были слишком малы для разрешения их дисков и, таким образом, напоминали звёзды ), хотя большинство астрономов предпочитали называть их планетами. [33] Эта концепция укрепилась из-за того, что из-за трудности различения астероидов от ещё не нанесенных на карту звёзд эти четыре оставались единственными известными астероидами до 1845 года. [35] [36] В учебниках по естествознанию в 1828 году, после смерти Гершеля, астероиды всё ещё числились среди планет. [33] С появлением более точных звездных карт поиск астероидов возобновился, и пятый и шестой были открыты Карлом Людвигом Хенке в 1845 и 1847 годах. [36] К 1851 году число астероидов возросло до 15, и был принят новый метод их классификации, путем добавления номера перед их названиями в порядке открытия, что непреднамеренно поместило их в их собственную отдельную категорию. Церера стала «(1) Церера», Паллада стала «(2) Паллада» и так далее. К 1860-м годам число известных астероидов возросло до более чем сотни, и обсерватории в Европе и Соединенных Штатах начали называть их коллективно « малыми планетами » или «малыми планетами», хотя потребовалось больше времени, чтобы сгруппировать первые четыре астероида как таковые. [33] По сей день «малая планета» остается официальным обозначением для всех малых тел на орбите вокруг Солнца, и каждое новое открытие получает соответствующий номер в Каталоге малых планет МАС . [37]
Долгий путь от планетарности до переосмысления, пройденный Церерой , отражен в истории Плутона , который был назван планетой вскоре после его открытия Клайдом Томбо в 1930 году. Уран и Нептун были объявлены планетами на основании их круговых орбит, больших масс и близости к плоскости эклиптики. Ни одно из них не относилось к Плутону, крошечному и ледяному миру в регионе газовых гигантов с орбитой, которая переносила его высоко над эклиптикой и даже внутри орбиты Нептуна. В 1978 году астрономы открыли крупнейший спутник Плутона, Харон , что позволило им определить его массу. Плутон оказался намного меньше, чем кто-либо ожидал: всего одна шестая массы Луны Земли. Однако, насколько кто-либо мог сказать, он был уникальным. Затем, начиная с 1992 года, астрономы начали обнаруживать большое количество ледяных тел за орбитой Нептуна, которые были похожи на Плутон по составу, размеру и орбитальным характеристикам. Они пришли к выводу, что обнаружили гипотетический пояс Койпера (иногда называемый поясом Эджворта-Койпера), полосу ледяных обломков, которая является источником «короткопериодических» комет — тех, у которых орбитальные периоды достигают 200 лет. [38]
Орбита Плутона лежит в этой полосе, и поэтому его планетарный статус был поставлен под сомнение. Многие ученые пришли к выводу, что крошечный Плутон следует переклассифицировать как малую планету, как это было с Церерой столетием ранее. Майк Браун из Калифорнийского технологического института предложил переопределить «планету» как «любое тело в Солнечной системе, которое массивнее, чем общая масса всех других тел на аналогичной орбите». [39] Те объекты, которые меньше этого предела массы, стали бы малыми планетами. В 1999 году Брайан Г. Марсден из Центра малых планет Гарвардского университета предложил присвоить Плутону номер малой планеты 10000, сохранив при этом его официальное положение планеты. [40] [41] Перспектива «понижения» статуса Плутона вызвала общественный резонанс, и в ответ Международный астрономический союз пояснил, что в то время он не предлагал исключить Плутон из списка планет. [42] [43]
Открытие нескольких других транснептуновых объектов , таких как Квавар и Седна , продолжало подрывать аргументы о том, что Плутон был исключением из остальной части транснептуновой популяции. 29 июля 2005 года Майк Браун и его команда объявили об открытии транснептунового объекта, подтверждено, что он более массивен, чем Плутон, [44] названного Эрида . [45]
Сразу после открытия объекта было много дискуссий о том, можно ли его назвать « десятой планетой ». НАСА даже выпустило пресс-релиз, описывающий его как таковой. [46] Однако принятие Эриды как десятой планеты неявно потребовало определения планеты, которое установило бы Плутон как произвольный минимальный размер. Многие астрономы, утверждая, что определение планеты не имеет большого научного значения, предпочли признать историческую идентичность Плутона как планеты, « передав » его в список планет. [47]
Открытие Эриды заставило МАС действовать по определению. В октябре 2005 года группа из 19 членов МАС, которая уже работала над определением с момента открытия Седны в 2003 году, сузила свой выбор до короткого списка из трех, используя голосование по одобрению . Определения были следующими:
Поскольку консенсуса достичь не удалось, комитет решил вынести эти три определения на более широкое голосование на заседании Генеральной ассамблеи МАС в Праге в августе 2006 года, [50] а 24 августа МАС вынес на голосование окончательный проект, который объединил элементы двух из трех предложений. По сути, он создал срединную классификацию между планетой и камнем (или, на новом языке, малым телом Солнечной системы ), названную карликовой планетой , и поместил в нее Плутон , вместе с Церерой и Эрисом. [51] [52]
Поэтому МАС постановляет, что планеты и другие тела в нашей Солнечной системе, за исключением спутников, следует разделить на три отдельные категории следующим образом:
- «Планета» [а] — это небесное тело, которое:
- находится на орбите вокруг Солнца,
- имеет достаточную массу для того, чтобы его собственная гравитация преодолела силы твердого тела, так что он принимает гидростатически равновесную (почти круглую) форму, и
- очистил окрестности вокруг своей орбиты.
- «Карликовая планета» — это небесное тело, которое:
- находится на орбите вокруг Солнца,
- имеет достаточную массу для того, чтобы его собственная гравитация преодолела силы твердого тела, так что он принимает гидростатически равновесную (почти круглую) форму, [b]
- не очистил окрестности вокруг своей орбиты, и
- не спутник.
- Все остальные объекты, [c] за исключением спутников, вращающиеся вокруг Солнца, будут именоваться совместно «Малыми телами Солнечной системы».
- ^ Планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
- ^ Будет разработана процедура МАС для отнесения пограничных объектов к категории «карликовая планета» и другим категориям.
- ^ В настоящее время к ним относятся большинство астероидов Солнечной системы, большинство транснептуновых объектов (ТНО), кометы и другие малые тела.
МАС далее постановляет:
- Плутон является «карликовой планетой» согласно вышеприведенному определению и признан прототипом новой категории транснептуновых объектов.
Голосование прошло успешно, в нем приняли участие 424 астронома. [53] [54] [55] МАС также постановил, что « планеты и карликовые планеты — это два различных класса объектов», что означает, что карликовые планеты, несмотря на их название, не будут считаться планетами. [55]
13 сентября 2006 года МАС поместил Эриду, ее луну Дисномию и Плутон в свой Каталог малых планет , присвоив им официальные обозначения малых планет (134340) Плутон , (136199) Эрида и (136199) Эрида I Дисномия . [56] Другие возможные карликовые планеты , такие как 2003 EL 61 , 2005 FY 9 , Седна и Квавар , были оставлены во временном подвешенном состоянии до тех пор, пока не будет принято официальное решение относительно их статуса.
11 июня 2008 года исполнительный комитет МАС объявил о создании подкласса карликовых планет, включающего вышеупомянутую «новую категорию транснептуновых объектов», прототипом которой является Плутон. Этот новый класс объектов, называемых плутоидами , будет включать Плутон, Эриду и любые другие транснептуновые карликовые планеты, но исключать Цереру. МАС постановил, что те транснептуновые объекты с абсолютной величиной ярче +1 будут названы совместной комиссией планетарного и малого планетарного комитетов, исходя из предположения, что они, вероятно, являются карликовыми планетами. На сегодняшний день только два других транснептуновых объекта, 2003 EL 61 и 2005 FY 9 , соответствуют требованиям абсолютной величины, в то время как другие возможные карликовые планеты, такие как Седна, Оркус и Квавар, были названы только малым планетарным комитетом. [57] 11 июля 2008 года Рабочая группа по планетарной номенклатуре назвала 2005 FY 9 Makemake , [58] а 17 сентября 2008 года они назвали 2003 EL 61 Haumea . [59]
Среди наиболее ярых сторонников определения, принятого Международным астрономическим союзом, — Майк Браун , первооткрыватель Эриды; Стивен Сотер , профессор астрофизики Американского музея естественной истории ; и Нил Деграсс Тайсон , директор планетария Хейдена .
В начале 2000-х годов, когда Планетарий Хейдена проходил реконструкцию стоимостью 100 миллионов долларов, Тайсон отказался называть Плутон девятой планетой в планетарии. [60] Он объяснил, что предпочел бы сгруппировать планеты в соответствии с их общностью, а не подсчитывать их. Это решение привело к тому, что Тайсон получил большое количество писем с ненавистью, в основном от детей. [61] В 2009 году Тайсон написал книгу, в которой подробно описал понижение Плутона в должности.
В статье в выпуске Scientific American за январь 2007 года Сотер процитировал включение в определение современных теорий формирования и эволюции Солнечной системы ; что, когда самые ранние протопланеты появились из закрученной пыли протопланетного диска , некоторые тела «выиграли» начальную конкуренцию за ограниченный материал, и по мере их роста их возросшая гравитация означала, что они накапливали больше материала и, таким образом, становились больше, в конечном итоге опередив другие тела в Солнечной системе с очень большим отрывом. Пояс астероидов, возмущенный гравитационным притяжением близлежащего Юпитера, и пояс Койпера, слишком широко разнесенный для того, чтобы составляющие его объекты могли собраться вместе до конца начального периода формирования, оба не смогли выиграть конкуренцию за аккрецию.
Когда числа победивших объектов сравниваются с числами проигравших, контраст становится поразительным; если принять концепцию Сотера о том, что каждая планета занимает «орбитальную зону» [b] , то наименее доминирующая на орбите планета, Марс, больше всего остального собранного материала в своей орбитальной зоне в 5100 раз. Церера, самый большой объект в поясе астероидов, составляет только одну треть материала на своей орбите; соотношение Плутона еще ниже, около 7 процентов. [62] Майк Браун утверждает, что эта огромная разница в орбитальном доминировании «абсолютно не оставляет места для сомнений относительно того, какие объекты принадлежат, а какие нет». [63]
Несмотря на заявление МАС, ряд критиков остаются неубежденными. Некоторые считают это определение произвольным и запутанным. Ряд сторонников Плутона как планеты, в частности Алан Стерн , руководитель миссии NASA New Horizons к Плутону , распространили петицию среди астрономов с просьбой изменить определение. Стерн утверждает, что, поскольку за него проголосовало менее 5 процентов астрономов, это решение не было репрезентативным для всего астрономического сообщества. [53] [64] Однако даже если исключить это противоречие, в определении остается несколько двусмысленностей.
Одним из главных спорных моментов является точное значение фразы «очистил окрестности вокруг своей орбиты ». Алан Стерн возражает, что «невозможно и надуманно провести разделительную линию между карликовыми планетами и планетами» [65] и что поскольку ни Земля, ни Марс, ни Юпитер, ни Нептун не очистили полностью свои области от мусора, ни одна из них не может по праву считаться планетой согласно определению МАС . [c]
Майк Браун отвечает на эти заявления, говоря, что, будучи далекими от того, чтобы не расчистить свои орбиты, основные планеты полностью контролируют орбиты других тел в пределах своей орбитальной зоны. Юпитер может сосуществовать с большим количеством малых тел на своей орбите ( троянские астероиды ), но эти тела существуют на орбите Юпитера только потому, что они находятся под влиянием огромной гравитации планеты. Аналогично, Плутон может пересекать орбиту Нептуна, но Нептун давным-давно запер Плутон и сопутствующие ему объекты пояса Койпера, называемые плутино , в резонансе 3:2, т. е. они вращаются вокруг Солнца дважды за каждые три орбиты Нептуна. Орбиты этих объектов полностью диктуются гравитацией Нептуна, и, таким образом, Нептун является гравитационно доминирующим. [63]
В октябре 2015 года астроном Жан-Люк Марго из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предложил метрику для очистки орбитальной зоны, полученную из того, может ли объект очистить орбитальную зону протяженностью 2 √ 3 своего радиуса Хилла за определенный промежуток времени. Эта метрика проводит четкую разделительную линию между карликовыми планетами и планетами Солнечной системы. [66] Расчет основан на массе звезды-хозяина, массе тела и орбитальном периоде тела. Тело с массой Земли, вращающееся вокруг звезды с массой Солнца, очищает свою орбиту на расстоянии до 400 астрономических единиц от звезды. Тело с массой Марса на орбите Плутона очищает свою орбиту. Эта метрика, которая оставляет Плутон карликовой планетой, применима как к Солнечной системе, так и к внесолнечным системам. [66]
Некоторые противники определения утверждают, что «очистка окрестностей» — двусмысленная концепция. Марк Сайкс, директор Института планетарных наук в Тусоне, штат Аризона, и организатор петиции, выразил это мнение National Public Radio . Он считает, что определение не классифицирует планету по составу или формации, а, по сути, по ее местоположению. Он считает, что объект размером с Марс или больше за орбитой Плутона не будет считаться планетой, потому что он считает, что у него не будет времени очистить свою орбиту. [67]
Однако Браун отмечает, что если отказаться от критерия «расчистки окрестностей», то число планет в Солнечной системе может возрасти с восьми до более чем 50 , и еще сотни планет могут быть потенциально обнаружены. [68]
Определение МАС требует , чтобы планеты были достаточно большими, чтобы их собственная гравитация сформировала их в состояние гидростатического равновесия ; это означает, что они достигнут круглой, эллипсоидальной формы. До определенной массы объект может иметь неправильную форму, но после этой точки гравитация начинает тянуть объект к его собственному центру масс, пока объект не схлопнется в эллипсоид. (Ни один из крупных объектов Солнечной системы не является по-настоящему сферическим. Многие являются сфероидами , а несколько, такие как более крупные луны Сатурна и карликовая планета Хаумеа , были дополнительно искажены в эллипсоиды быстрым вращением или приливными силами , но все еще находятся в гидростатическом равновесии. [69] )
Однако нет точной точки, в которой объект может считаться достигшим гидростатического равновесия. Как отметил Сотер в своей статье, «как нам количественно оценить степень округлости, которая отличает планету? Доминирует ли гравитация над таким телом, если его форма отклоняется от сфероида на 10 процентов или на 1 процент? Природа не предоставляет незанятого промежутка между круглыми и некруглыми формами, поэтому любая граница была бы произвольным выбором». [62] Более того, точка, в которой масса объекта сжимает его в эллипсоид, варьируется в зависимости от химического состава объекта. Объекты, состоящие изо льда, [d] такие как Энцелад и Миранда, принимают это состояние легче, чем те, что сделаны из камня, такие как Веста и Паллада. [68] Тепловая энергия от гравитационного коллапса , ударов , приливных сил, таких как орбитальные резонансы, или радиоактивного распада , также влияет на то, будет ли объект эллипсоидальным или нет; Ледяной спутник Сатурна Мимас имеет эллипсоидальную форму (хотя больше не находится в гидростатическом равновесии), но более крупный спутник Нептуна Протей , который имеет схожий состав, но более холодный из-за большего расстояния от Солнца, имеет неправильную форму. Кроме того, гораздо более крупный Япет имеет эллипсоидальную форму, но не имеет ожидаемых размеров для его текущей скорости вращения, что указывает на то, что он когда-то находился в гидростатическом равновесии, но больше не находится, [70] и то же самое верно для луны Земли. [71] [72] Даже Меркурий, повсеместно рассматриваемый как планета, не находится в гидростатическом равновесии. [73] Таким образом, определение МАС не воспринимается буквально даже МАС, поскольку оно включает Меркурий как планету; его требование гидростатического равновесия на практике игнорируется в пользу требования округлости. [74]
Определение специально исключает спутники из категории карликовых планет, хотя оно не определяет напрямую термин «спутник». [55] В первоначальном проекте предложения исключение было сделано для Плутона и его крупнейшего спутника Харона , которые обладают барицентром вне объема любого из тел. Первоначальное предложение классифицировало Плутон–Харон как двойную планету, причем два объекта вращаются вокруг Солнца в тандеме. Однако в окончательном проекте было ясно, что, хотя они и схожи по относительному размеру, только Плутон в настоящее время можно классифицировать как карликовую планету. [55]
Однако некоторые предположили, что Луна все же заслуживает того, чтобы называться планетой. В 1975 году Айзек Азимов отметил, что время орбиты Луны находится в тандеме с собственной орбитой Земли вокруг Солнца — глядя вниз на эклиптику , Луна на самом деле никогда не делает петлю обратно на себя, и по сути она вращается вокруг Солнца сама по себе. [75]
Также многие луны, даже те, которые не вращаются вокруг Солнца напрямую, часто демонстрируют черты, общие с настоящими планетами. В Солнечной системе есть 20 лун, которые достаточно массивны, чтобы достичь гидростатического равновесия (так называемые луны планетарной массы ); их можно было бы считать планетами, если бы учитывались только физические параметры. И луна Юпитера Ганимед , и луна Сатурна Титан больше Меркурия, а у Титана даже есть существенная атмосфера, более плотная, чем у Земли. Такие луны, как Ио и Тритон, демонстрируют очевидную и продолжающуюся геологическую активность, а у Ганимеда есть магнитное поле . Так же, как звезды на орбитах вокруг других звезд все еще называются звездами, некоторые астрономы утверждают, что объекты на орбитах вокруг планет, которые разделяют все их характеристики, также можно назвать планетами. [76] [77] [78] Действительно, Майк Браун делает именно такое заявление в своем анализе вопроса, говоря: [63]
Трудно привести последовательный аргумент в пользу того, что ледяной шар диаметром 400 км следует считать планетой, поскольку у него может быть интересная геология, в то время как спутник диаметром 5000 км с массивной атмосферой, метановыми озерами и мощными штормами [Титан] не следует относить к той же категории, как бы вы ее ни называли.
Однако он продолжает: «Для большинства людей считать круглые спутники (включая нашу Луну) «планетами» противоречит представлению о том, что такое планета» [63].
Алан Стерн утверждал, что местоположение не имеет значения и что при определении планеты следует учитывать только геофизические атрибуты, и предложил термин « планета-спутник» для лун планетарной массы . [79]
Открытие с 1992 года экзопланет или объектов планетарного размера вокруг других звезд (7026 таких планет в 4949 планетных системах , включая 1007 кратных планетных систем по состоянию на 24 июля 2024 года) [80] расширило дебаты о природе планетности неожиданным образом. Многие из этих планет имеют значительный размер, приближаясь к массе небольших звезд, в то время как многие недавно обнаруженные коричневые карлики, наоборот, достаточно малы, чтобы считаться планетами. [81] Материальное различие между звездой с малой массой и крупным газовым гигантом не является четким; помимо размера и относительной температуры, мало что отделяет газового гиганта, такого как Юпитер, от его родительской звезды. Оба имеют схожий общий состав: водород и гелий со следовыми уровнями более тяжелых элементов в своих атмосферах . Общепринятое различие заключается в формировании; Говорят, что звезды образовались «сверху вниз», из газов в туманности, когда они подверглись гравитационному коллапсу, и, таким образом, должны состоять почти полностью из водорода и гелия, в то время как планеты, как говорят, образовались «снизу вверх», из аккреции пыли и газа на орбите вокруг молодой звезды, и, таким образом, должны иметь ядра из силикатов или льда. [82] Пока неясно, обладают ли газовые гиганты такими ядрами, хотя миссия Juno к Юпитеру могла бы решить этот вопрос. Если действительно возможно, что газовый гигант мог образоваться так же, как звезда, то возникает вопрос, следует ли считать такой объект вращающейся маломассивной звездой, а не планетой. [ требуется обновление ]
Традиционно определяющей характеристикой звездности была способность объекта синтезировать водород в своем ядре. Однако такие звезды, как коричневые карлики, всегда оспаривали это различие. Слишком малые, чтобы начать устойчивый синтез водорода-1, они получили статус звезды за свою способность синтезировать дейтерий . Однако из-за относительной редкости этого изотопа этот процесс длится лишь малую часть жизни звезды, и, следовательно, большинство коричневых карликов прекратили бы синтез задолго до их открытия. [83] Двойные звезды и другие множественные звездные образования являются обычным явлением, и многие коричневые карлики вращаются вокруг других звезд. Следовательно, поскольку они не производят энергию посредством синтеза, их можно было бы описать как планеты. Действительно, астроном Адам Берроуз из Университета Аризоны утверждает, что «с теоретической точки зрения, как бы ни различались их способы формирования, внесолнечные гигантские планеты и коричневые карлики по сути одинаковы». [84] Берроуз также утверждает, что такие звездные остатки, как белые карлики, не следует считать звездами, [85] позиция, которая означает, что вращающийся белый карлик , такой как Сириус B , можно считать планетой. Однако в настоящее время среди астрономов принято считать, что любой объект, достаточно массивный, чтобы обладать способностью поддерживать атомный синтез в течение своей жизни, и который не является черной дырой, следует считать звездой. [86]
Путаница не заканчивается на коричневых карликах. Мария Роза Сапатеро Осорио и др. обнаружили много объектов в молодых звездных скоплениях с массами ниже тех, которые необходимы для поддержания синтеза любого рода (в настоящее время подсчитано, что они составляют примерно 13 масс Юпитера). [87] Их описывают как « свободно плавающие планеты », поскольку современные теории формирования Солнечной системы предполагают, что планеты могут быть полностью выброшены из своих звездных систем , если их орбиты станут нестабильными. [88] Однако также возможно, что эти «свободно плавающие планеты» могли образоваться таким же образом, как и звезды. [89]
В 2003 году рабочая группа МАС опубликовала заявление о позиции [90], чтобы установить рабочее определение того, что представляет собой внесолнечная планета и что представляет собой коричневый карлик. На сегодняшний день это остается единственным руководством, предлагаемым МАС по этому вопросу. Комитет по определению планет 2006 года не пытался оспорить его или включить в свое определение, заявив, что вопрос определения планеты и без того трудно решить без рассмотрения внесолнечных планет. [91] Это рабочее определение было изменено Комиссией МАС F2: Экзопланеты и Солнечная система в августе 2018 года. [92] Официальное рабочее определение экзопланеты теперь выглядит следующим образом:
- Объекты с истинной массой ниже предельной массы для термоядерного синтеза дейтерия (в настоящее время рассчитанной как 13 масс Юпитера для объектов солнечной металличности), которые вращаются вокруг звезд, коричневых карликов или звездных остатков и имеют отношение масс к центральному объекту ниже неустойчивости L4/L5 (M/M central < 2/(25+ √ 621 ), являются «планетами» (независимо от того, как они образовались).
- Минимальная масса/размер, необходимые для того, чтобы внесолнечный объект считался планетой, должны быть такими же, как и в нашей Солнечной системе.
IAU отметил, что это определение, как ожидается, будет меняться по мере совершенствования знаний.
Это определение делает местоположение, а не формирование или состав, определяющей характеристикой планетарности. Свободно плавающий объект с массой менее 13 масс Юпитера является «суб-коричневым карликом», тогда как такой объект на орбите вокруг сливающейся звезды является планетой, даже если во всех других отношениях два объекта могут быть идентичны. Кроме того, в 2010 году статья, опубликованная Берроузом, Дэвидом С. Шпигелем и Джоном А. Милсомом, поставила под сомнение критерий в 13 масс Юпитера, показав, что коричневый карлик с трехкратной солнечной металличностью может синтезировать дейтерий при массе всего в 11 масс Юпитера. [93]
Кроме того, ограничение в 13 масс Юпитера не имеет точного физического значения. Синтез дейтерия может происходить в некоторых объектах с массой ниже этого ограничения. Количество синтезируемого дейтерия в некоторой степени зависит от состава объекта. [93] По состоянию на 2011 год Энциклопедия внесолнечных планет включала объекты массой до 25 масс Юпитера, говоря: «Тот факт, что нет особой особенности около 13 M Jup в наблюдаемом спектре масс, подкрепляет выбор забыть об этом ограничении массы». [94] По состоянию на 2016 год этот предел был увеличен до 60 масс Юпитера [95] на основе исследования соотношений массы и плотности. [96] Exoplanet Data Explorer включает объекты массой до 24 масс Юпитера с рекомендацией: «Различие в 13 масс Юпитера, установленное рабочей группой МАС, физически необоснованно для планет с каменистыми ядрами и проблематично с точки зрения наблюдений из-за неоднозначности sin i ». [97] Архив экзопланет НАСА включает объекты с массой (или минимальной массой), равной или меньшей 30 масс Юпитера. [98]
Другим критерием разделения планет и коричневых карликов, помимо горения дейтерия, процесса формирования или местоположения, является то, доминирует ли давление ядра за счет кулоновского давления или давления вырождения электронов . [99] [100]
В одном из исследований предполагается, что объекты массой более 10 M Юпитера образовались в результате гравитационной нестабильности, а не аккреции ядра, и поэтому их не следует считать планетами. [101]
Исследование 2016 года не выявило заметной разницы между газовыми гигантами и коричневыми карликами в тенденциях массы-радиуса: от приблизительно одной массы Сатурна до приблизительно 0,080 ± 0,008 M ☉ (начало горения водорода) радиус остается примерно постоянным по мере увеличения массы, и никакой очевидной разницы не наблюдается при прохождении 13 M J . По этой мере коричневые карлики больше похожи на планеты, чем на звезды. [102]
Неоднозначность, присущая определению МАС, была подчеркнута в декабре 2005 года, когда космический телескоп Spitzer наблюдал Cha 110913-773444 (выше), всего в восемь раз превосходящий по массе Юпитер, с тем, что, по-видимому, является началом собственной планетной системы . Если бы этот объект был обнаружен на орбите вокруг другой звезды, его бы назвали планетой. [103]
В сентябре 2006 года космический телескоп Хаббл сфотографировал CHXR 73 b (слева), объект, вращающийся вокруг молодой звезды-компаньона на расстоянии примерно 200 а. е. При массе в 12 юпитерианских масс CHXR 73 b находится чуть ниже порога для слияния дейтерия и, таким образом, технически является планетой; однако, его огромное расстояние от родительской звезды предполагает, что он не мог образоваться внутри протопланетного диска небольшой звезды , и, следовательно, должен был образоваться, как это делают звезды, в результате гравитационного коллапса. [104]
В 2012 году Филипп Делорм из Института планетологии и астрофизики Гренобля во Франции объявил об открытии CFBDSIR 2149-0403 ; независимо движущегося объекта массой 4–7 масс Юпитера, который, вероятно, является частью движущейся группы AB Doradus , менее чем в 100 световых годах от Земли. Хотя он разделяет свой спектр с коричневым карликом спектрального класса T , Делорм предполагает, что это может быть планета. [105]
В октябре 2013 года астрономы под руководством доктора Майкла Лю из Гавайского университета обнаружили PSO J318.5-22 , одинокий свободно плавающий L-карлик, масса которого, по оценкам, всего в 6,5 раз превышает массу Юпитера, что делает его наименее массивным субкоричневым карликом , обнаруженным на сегодняшний день. [106]
В 2019 году астрономы обсерватории Калар-Альто в Испании идентифицировали GJ3512b, газовый гигант, масса которого составляет примерно половину массы Юпитера, вращающийся вокруг красного карлика GJ3512 за 204 дня. Такой большой газовый гигант вокруг такой маленькой звезды на такой широкой орбите вряд ли образовался путем аккреции, и, скорее всего, образовался путем фрагментации диска, подобно звезде. [107]
Наконец, с чисто лингвистической точки зрения, существует дихотомия, которую создал МАС между «планетой» и «карликовой планетой». Термин «карликовая планета», возможно, содержит два слова, существительное (планета) и прилагательное (карлик). Таким образом, этот термин может предполагать, что карликовая планета — это тип планеты, хотя МАС явно определяет карликовую планету как не являющуюся таковой. Таким образом, согласно этой формулировке, «карликовая планета» и « малая планета » лучше всего считать составными существительными . Бенджамин Циммер из Language Log подытожил эту путаницу: «Тот факт, что МАС хотел бы, чтобы мы думали о карликовых планетах как о чем-то отличном от «настоящих» планет, смешивает лексический элемент «карликовая планета» с такими странностями, как « валлийский кролик » (на самом деле не кролик) и « устрицы Скалистых гор » (на самом деле не устрицы)». [108] Как отметил Дава Собель , историк и популярный научный писатель, участвовавший в первоначальном решении МАС в октябре 2006 года, в интервью National Public Radio : «Карликовая планета — это не планета, а в астрономии есть карликовые звезды, которые являются звездами, и карликовые галактики, которые являются галактиками, так что этот термин никому не может понравиться, карликовая планета». [109] Майк Браун отметил в интервью Smithsonian, что «большинство людей в динамическом лагере на самом деле не хотели слова „карликовая планета“, но его навязал лагерь сторонников Плутона. Так что вы остаетесь с этим нелепым багажом карликовых планет, которые не являются планетами». [110]
Напротив, астроном Роберт Камминг из Стокгольмской обсерватории отмечает, что «Название «малая планета» [было] более или менее синонимом термина «астероид» в течение очень долгого времени. Поэтому мне кажется довольно безумным жаловаться на какую-либо двусмысленность или риск путаницы с введением термина «карликовая планета»». [108]
{{cite book}}
: |work=
проигнорировано ( помощь )Вторичная планета Гершель.