Termen "dvärgplanet" har vunnit okänd popularitet under de senaste åren. Som en del av en trevägs kategorisering av objekt som kretsar kring solen antogs denna term 2006 på grund av upptäckten av föremål utanför Neptuns bana, som är jämförbara i storlek med Pluto. Sedan dess har den använts för att beskriva många objekt i solsystemet, vilket stör det gamla klassificeringssystemet, som hade nio planeter.
Denna term har också genererat förvirring och kontroverser, särskilt i samband med dess tillämpning på organ som Pluto. Icke desto mindre erkänner International Astronomical Union (IAU) fem kroppar i vårt solsystem som dvärgplaneter, ytterligare sex kommer att identifieras under de kommande åren och cirka 200 sådana kroppar kan finnas inom Kuiper-bältet.
Definition
Enligt definitionen som antogs av IAU 2006 är en dvärgplanet”en himmelkropp i omloppsbana för en stjärna som är tillräckligt massiv för att avrundas av sin egen gravitation, men rensar inte den närmaste regionen av planetesimaler och är inte en satellit. Dessutom måste den ha tillräcklig massa för att övervinna tryckhållfastheten och uppnå hydrostatisk jämvikt."
I huvudsak hänvisar termen till alla planetmassaobjekt som varken är en planet eller en naturlig satellit som uppfyller två grundläggande kriterier. För det första måste den vara i en omloppsbana om solen och inte vara månen runt en annan kropp. För det andra måste det vara tillräckligt massivt för att ta en sfärisk form under påverkan av sin egen gravitation. Och till skillnad från en planet behöver den inte städa upp omgivningen runt sin bana.
Storlek och vikt
Kampanjvideo:
För att en kropp ska runda ut måste den vara tillräckligt massiv för att gravitationen ska bli den dominerande kraften som påverkar kroppens form. Det inre tryck som genereras av denna massa kommer att leda till att ytan blir plast, utjämnar höga höjder och fyller fördjupningar. Små kroppar mindre än en kilometer i diameter gör inte detta (som asteroider), de styrs av krafter utanför sina egna gravitationskrafter, som tenderar att bibehålla oregelbundna former.
De största kända transneptuniska föremålen (TNO)
Under tiden har kroppar flera kilometer över - när tyngdkraften är betydande men inte dominerande - formen av en sfäroid eller "potatis". Ju större kroppen desto högre är dess inre tryck tills det blir tillräckligt för att övervinna den inre kompressionskraften och uppnå hydrostatisk jämvikt. Vid denna tidpunkt blir kroppen så rund som möjligt, med tanke på dess rotation och tidvatteneffekter. Detta är definitionen av gränsen för en dvärgplanet.
Rotation kan dock också påverka dvärgplanetens form. Om kroppen inte roterar blir det en sfär. Ju snabbare det snurrar, desto mer långsträckt eller mångsidigt blir det. Ett extremt exempel på detta är Haumea, som är nästan dubbelt så lång på huvudaxeln som vid polerna. Tidvattenkrafterna orsakar också att kroppens rotation gradvis blockeras tidvatten och kroppen förblir på ena sidan av följeslagaren. Ett extremt exempel på ett sådant system är Pluto - Charon, båda kropparna är tidigt låsta mellan sig.
IAU bestämmer inte de övre och nedre gränserna för dvärgplanets storlek och massa. Även om den nedre gränsen bestäms av uppnåendet av en hydrostatisk jämviktsform, beror storleken eller massan vid vilken detta objekt når den formen på dess sammansättning och termiska historia.
Till exempel måste kroppar gjorda av hårda silikater (som steniga asteroider) nå hydrostatisk jämvikt med en diameter på cirka 600 kilometer och en massa på 3,4 x 10 ^ 20 kg. För en mindre styv kropp gjord av vattenis kommer denna gräns att vara närmare 320 km och 10 ^ 19 kg. Som ett resultat finns det för närvarande ingen specifik standard för att definiera en dvärgplanet baserat på dess storlek eller massa, utan istället definieras den vanligtvis utifrån dess form.
Orbital position
Förutom hydrostatisk jämvikt har många astronomer insisterat på att dra en linje mellan planeter och dvärgplaneter på grundval av deras oförmåga att "rensa närheten av deras bana." Kort sagt kan planeter ta bort mindre kroppar nära sina banor genom kollision, fångst eller gravitationstörning, medan dvärgplaneter inte har den nödvändiga massan för att uppnå detta.
För att beräkna sannolikheten för att en planet kommer att rensa sin bana presenterade planetforskarna Alan Stern och Harold Levinson en parameter som de betecknar med bokstaven "lambda".
Denna parameter uttrycker sannolikheten för en kollision beroende på den givna avvikelsen från objektets omlopp. Värdet av denna parameter i Stern-modellen är proportionell mot massan kvadrat och omvänt proportionell mot tiden och kan användas för att uppskatta potentialen hos en kropp att rensa närheten av dess omlopp.
Astronomer som Stephen Soter, forskare vid New York University och stipendiat vid American Museum of Natural History, föreslår att man använder denna parameter för att rita en linje mellan planeter och dvärgplaneter. Soter föreslog också en parameter som han kallar planetdiskriminanten - betecknad med bokstaven mu - som beräknas genom att dividera kroppens massa med den totala massan av andra föremål i samma bana.
Erkända och möjliga dvärgplaneter
Det finns för närvarande fem dvärgplaneter: Pluto, Eris, Makemake, Haumea och Ceres. Ceres och Pluto ensamma har observerats tillräckligt för att vara obestridligt i denna kategori. IAU bestämde att icke namngivna transneptuniska föremål (TNO) med en absolut magnitud ljusare än +1 (och matematiskt begränsad till en minsta diameter på 838 km) skulle klassificeras som dvärgplaneter.
Potentiella kandidater som för närvarande övervägs är Orc, 2002 MS4, Salazia, Qawar, 2007 OR10 och Sedna. Alla dessa objekt finns i Kuiper-bältet; med undantag av Sedna, som betraktas separat - en separat klass av dynamiska TNO i det yttre solsystemet.
Det är möjligt att det finns ytterligare 40 objekt i solsystemet som med rätta kan betecknas som dvärgplaneter. Det uppskattas att upp till 200 dvärgplaneter kan hittas i Kuiper-bältet efter att ha studerat det, och bortom detta bälte kan deras antal överstiga 10 000.
Oenigheter
Omedelbart efter IAU: s beslut angående definitionen av planeten uttryckte ett antal forskare sin oenighet. Mike Brown (ledare för Caltech-gruppen som upptäckte Eris) går med på att minska antalet planeter till åtta. Emellertid har ett antal astronomer som Alan Stern kritiserat definitionen av IAU.
Stern argumenterar för att, precis som Pluto, jorden, Mars, Jupiter och Neptun inte heller rensar sina omloppszoner. Jorden kretsar runt solen med 10 000 jordnära asteroider, som Stern uppskattar strider mot rensningen av jordens omlopp. Under tiden åtföljs Jupiter av 100 000 trojanska asteroider på sin banor.
2011 hänvisade Stern till Pluto som en planet och ansåg att andra dvärgplaneter som Ceres och Eris, liksom stora månar, var kompletterande planeter. Men andra astronomer hävdar att även om de stora planeterna inte rensar sina banor, har de fullständig kontroll över banorna hos andra kroppar inom deras omloppszon.
En annan kontroversiell tillämpning av den nya definitionen av planeter gäller planeter utanför solsystemet. Metoder för att upptäcka extrasolära objekt bestämmer inte direkt om ett objekt rensar banan, bara indirekt. Som ett resultat godkände IAU 2001 separata "fungerande" definitioner för extrasolära planeter, inklusive detta tvivelaktiga kriterium: "Minsta vikt / storlek som krävs för att betrakta ett extrasolärt objekt som en planet måste matcha de parametrar som accepteras för solsystemet."
Medan inte alla medlemmar i IAU var för att anta denna definition av planeter och dvärgplaneter, meddelade NASA nyligen att de kommer att använda de nya riktlinjer som fastställts av IAU. Ändå har debatten om beslutet från 2006 ännu inte slutat, och vi kan mycket väl förvänta oss ytterligare utveckling på denna front när fler "dvärgplaneter" upptäcks och identifieras.
Det är ganska enkelt att definiera en dvärgplanet enligt IAU-standarder, men att anpassa solsystemet till ett klassificeringssystem med tre nivåer kommer att bli svårare när vår förståelse av universum utvidgas.
Ilya Khel
