Терминът „планета джудже“придоби нечувана популярност през последните няколко години. Като част от трипосочната категоризация на обектите, обикалящи около Слънцето, този термин е приет през 2006 г. поради откриването на обекти извън орбитата на Нептун, сравними по размер с Плутон. Оттогава той се използва за описание на много обекти в Слънчевата система, нарушавайки старата класификационна система, която е имала девет планети.
Също така този термин поражда объркване и противоречия, по-специално, свързани с прилагането му върху тела като Плутон. Независимо от това, Международният астрономически съюз (IAU) признава пет тела в нашата слънчева система като планети-джуджета, още шест ще бъдат идентифицирани през следващите години и около 200 такива тела могат да бъдат в пояса на Кайпер.
Определение
Според дефиницията, приета от IAU през 2006 г., планета джудже е „небесно тяло в орбита на звезда, което е достатъчно масивно, за да бъде закръглено от собствената си гравитация, но не изчиства най-близката област от планетезимали и не е спътник. Освен това той трябва да има достатъчна маса, за да преодолее якостта на натиск и да постигне хидростатично равновесие."
По същество терминът се отнася до всеки планетен масов обект, който не е нито планета, нито естествен спътник, който отговаря на два основни критерия. Първо, тя трябва да е в пряка орбита на Слънцето и да не е луната около друго тяло. На второ място, тя трябва да е достатъчно масивна, за да придобие сферична форма под въздействието на собствената си гравитация. И за разлика от планетата, тя не трябва да почиства околностите около орбитата си.
Размер и тегло
Промоционално видео:
За да се закръгли едно тяло, то трябва да е достатъчно масивно, за да може гравитацията да стане доминиращата сила, влияеща върху формата на тялото. Вътрешното налягане, генерирано от тази маса, ще доведе до повърхността да стане пластмасова, да изглади високото покачване и да запълни вдлъбнатините. Малки тела с диаметър по-малък от километър не правят това (като астероиди), те се контролират от сили извън собствените си гравитационни сили, които са склонни да поддържат неправилни форми.
Най-големите известни транснептунови обекти (TNO)
Междувременно телата с диаметър няколко километра - когато гравитацията е значителна, но не доминираща - приемат формата на сфероид или „картоф“. Колкото по-голямо е тялото, толкова по-високо е вътрешното му налягане, докато стане достатъчно за преодоляване на вътрешната сила на натиск и постигане на хидростатично равновесие. В този момент тялото става възможно най-кръгло, като се има предвид неговото въртене и приливните ефекти. Това е определението за границата на планетата джудже.
Ротацията обаче може да повлияе и на формата на планетата джудже. Ако тялото не се върти, то ще бъде сфера. Колкото по-бързо се върти, толкова по-удължено или многостранно ще стане. Краен пример за това е Хаумеа, която е почти два пъти по-дълга по главната ос, отколкото при полюсите. Приливните сили също карат въртенето на тялото постепенно да се блокира приливно и тялото остава с лице към спътника с една страна. Екстремен пример за такава система е Плутон - Харон, и двете тела са прилично заключени помежду си.
IAU не определя горната и долната граница за размера и масата на планетите джуджета. Въпреки че долната граница се определя от постигането на равновесна хидростатична форма, размерът или масата, при които този обект достига тази форма, зависи от неговия състав и термична история.
Например, телата от твърди силикати (като скалисти астероиди) трябва да достигнат хидростатично равновесие с диаметър около 600 километра и маса 3,4 х 10 ^ 20 кг. За по-малко твърдо тяло, направено от воден лед, тази граница ще бъде по-близо до 320 км и 10 ^ 19 кг. В резултат на това понастоящем няма конкретен стандарт за определяне на планета джудже въз основа на нейния размер или маса, но вместо това той обикновено се определя въз основа на нейната форма.
Орбитална позиция
В допълнение към хидростатичното равновесие, много астрономи настояват да начертаят граница между планетите и планетите-джуджета въз основа на неспособността им да "изчистят околността на своята орбита". Накратко, планетите могат да премахнат по-малки тела в близост до орбитите си чрез сблъсък, улавяне или гравитационно смущение, докато планетите джуджета нямат необходимата маса, за да постигнат това.
За да изчислят вероятността планетата да изчисти орбитата си, планетарните учени Алън Стърн и Харолд Левинсън въведоха параметър, който те обозначават с буквата "ламбда".
Този параметър изразява вероятността от сблъсък в зависимост от даденото отклонение на орбитата на обекта. Стойността на този параметър в модела на Стърн е пропорционална на квадрата на масата и обратно пропорционална на времето и може да се използва за оценка на потенциала на дадено тяло да изчисти околността на своята орбита.
Астрономи като Стивън Сотър, учен от Нюйоркския университет и сътрудник от Американския природонаучен музей, предлагат използването на този параметър за очертаване на граница между планетите и планетите джуджета. Сотер също така предлага параметър, който той нарича планетарен дискриминант - обозначен с буквата mu -, който се изчислява чрез разделяне на масата на тялото на общата маса на други обекти в същата орбита.
Разпознати и възможни планети джуджета
В момента има пет планети джуджета: Плутон, Ерида, Макемаке, Хаумеа и Церера. Само Церера и Плутон са наблюдавани достатъчно, за да бъдат безспорно в тази категория. IAU постанови, че неназованите транснептунови обекти (TNO) с абсолютна величина по-ярка от +1 (и математически ограничена до минимален диаметър от 838 км) трябва да бъдат класифицирани като планети джудже.
Потенциалните кандидати, които се разглеждат в момента, са Orc, 2002 MS4, Salazia, Kwavar, 2007 OR10 и Sedna. Всички тези обекти се намират в пояса на Кайпер; с изключение на Sedna, която се разглежда отделно - отделен клас динамични TNO във външната слънчева система.
Възможно е в Слънчевата система да има още 40 обекта, които с право могат да бъдат определени като планети джуджета. Смята се, че до 200 планети-джуджета могат да бъдат намерени в пояса на Кайпер след изучаването му, а извън този пояс броят им може да надхвърли 10 000.
Несъгласия
Веднага след решението на IAU относно дефиницията на планетата редица учени изразиха несъгласието си. Майк Браун (лидер на групата на Калтех, открила Ерис) се съгласява да намали броя на планетите до осем. Редица астрономи като Алън Стърн критикуват дефиницията на IAU.
Стърн твърди, че подобно на Плутон, Земята, Марс, Юпитер и Нептун също не изчистват напълно орбиталните си зони. Земята се върти около Слънцето с 10 000 астероида в близост до Земята, за които Стърн смята, че противоречат на изчистването на земната орбита. Междувременно Юпитер е придружен от 100 000 троянски астероиди по своя орбитален път.
През 2011 г. Стърн спомена Плутон като планета и смята други планети джуджета като Церера и Ерида, както и големи луни, за допълващи се планети. Други астрономи обаче твърдят, че макар големите планети да не изчистват орбитите си, те имат пълен контрол над орбитите на други тела в орбиталната си зона.
Друго противоречиво приложение на новото определение за планети се отнася до планети извън Слънчевата система. Методите за откриване на екстрасоларни обекти не определят пряко дали даден обект изчиства орбитата, а само косвено. В резултат на това през 2001 г. IAU одобри отделни „работещи“дефиниции за екстрасоларните планети, включително този съмнителен критерий: „Минималната маса / размер, необходими за разглеждане на екстрасоларен обект на една планета, трябва да съответства на параметрите, приети за Слънчевата система“.
Въпреки че не всички членове на IAU бяха за приемането на това определение за планети и планети джуджета, НАСА наскоро обяви, че ще използва новите насоки, определени от IAU. Въпреки това дебатът за решението от 2006 г. все още не е спрял и можем да очакваме по-нататъшно развитие на този фронт, когато бъдат открити и идентифицирани повече "планети джуджета".
Доста лесно е да се определи планета джудже по стандартите на IAU, но вграждането на Слънчевата система в класификационна система от три нива ще стане по-трудно, тъй като нашето разбиране за Вселената се разширява.
Иля Хел
