Pojem „trpasličia planéta“si za posledných pár rokov získal nespočetnú popularitu. V rámci trojcestnej kategorizácie objektov obiehajúcich okolo Slnka bol tento termín prijatý v roku 2006 z dôvodu objavenia objektov za obežnou dráhou Neptúna, veľkosťou porovnateľných s Plutom. Odvtedy sa používa na popis mnohých objektov v slnečnej sústave, čím sa prevrátil starý klasifikačný systém, ktorý mal deväť planét.
Tento výraz tiež vyvolal zmätok a polemiku, najmä v súvislosti s jeho aplikáciou na orgány ako Pluto. Medzinárodná astronomická únia (IAU) napriek tomu uznáva päť telies našej slnečnej sústavy ako trpasličie planéty, ďalších šesť bude určených v nasledujúcich rokoch a asi 200 takýchto telies sa môže nachádzať v Kuiperovom páse.
Definícia
Podľa definície prijatej IAU v roku 2006 je trpasličia planéta „nebeské teleso na obežnej dráhe hviezdy, ktoré je dosť hmotné na to, aby bolo zaoblené vlastnou gravitáciou, ale nevyčistí najbližšiu oblasť planetesimálov a nie je satelitom. Okrem toho musí mať dostatočnú hmotnosť na prekonanie pevnosti v tlaku a dosiahnutie hydrostatickej rovnováhy. ““
V podstate sa tento termín vzťahuje na akýkoľvek planetárny masový objekt, ktorý nie je ani planétou, ani prírodným satelitom, ktorý spĺňa dve základné kritériá. Po prvé, musí byť na priamej obežnej dráhe Slnka a nesmie to byť mesiac okolo iného telesa. Po druhé, musí byť dostatočne masívny, aby pod vplyvom vlastnej gravitácie získal sférický tvar. A na rozdiel od planéty nemusí čistiť okolie okolo svojej obežnej dráhy.
Veľkosť a hmotnosť
Propagačné video:
Aby sa telo mohlo zaobliť, musí byť dostatočne masívne, aby sa gravitácia stala dominantnou silou ovplyvňujúcou tvar tela. Vnútorný tlak generovaný touto hmotou povedie k tomu, že sa povrch stane plastickým, vyrovná sa vysoké výšky a vyplnia sa priehlbiny. Malé telá s priemerom menej ako kilometer to nerobia (ako asteroidy), sú riadené silami mimo svoje vlastné gravitačné sily, ktoré majú tendenciu udržiavať nepravidelné tvary.
Najväčšie známe transneptunické objekty (TNO)
Medzitým majú telá dlhé niekoľko kilometrov - keď je gravitácia významná, ale nie dominantná - podobu sféroidu alebo „zemiaka“. Čím väčšie je telo, tým vyšší je jeho vnútorný tlak, až kým nestačí na prekonanie vnútornej kompresnej sily a dosiahnutie hydrostatickej rovnováhy. V tomto okamihu je telo vzhľadom na jeho rotáciu a prílivové účinky také guľaté, ako len môže byť. Toto je definícia hranice trpasličej planéty.
Rotácia však môže mať vplyv aj na tvar trpasličej planéty. Ak sa telo nebude točiť, bude to guľa. Čím rýchlejšie sa točí, tým bude predĺženejšie alebo univerzálnejšie. Extrémnym príkladom toho je Haumea, ktorá je na hlavnej osi takmer dvakrát tak dlhá ako na póloch. Prílivové sily tiež spôsobujú, že sa rotácia tela postupne blokuje prílivom a telo zostáva jednou stranou otočené k spoločníkovi. Extrémnym príkladom takého systému je Pluto - Charon, obe telá sú medzi sebou tidálne uzavreté.
IAU nedefinuje hornú a dolnú hranicu veľkosti a hmotnosti trpasličích planét. Aj keď je dolná hranica určená dosiahnutím rovnovážneho hydrostatického tvaru, veľkosť alebo hmotnosť, pri ktorej tento objekt dosiahne tento tvar, závisí od jeho zloženia a tepelnej histórie.
Napríklad telesá vyrobené z tvrdých kremičitanov (napríklad kamenné asteroidy) musia dosiahnuť hydrostatickú rovnováhu s priemerom asi 600 kilometrov a hmotnosťou 3,4 x 10 ^ 20 kg. Pre menej tuhé telo vyrobené z vodného ľadu sa táto hranica priblíži k 320 km a 10 ^ 19 kg. Výsledkom je, že v súčasnosti neexistuje žiadny konkrétny štandard na definovanie trpasličej planéty na základe jej veľkosti alebo hmotnosti, ale zvyčajne sa definuje na základe jej tvaru.
Orbitálna poloha
Okrem hydrostatickej rovnováhy mnoho astronómov trvá na tom, aby vytvorili čiaru medzi planétami a trpasličými planétami na základe ich neschopnosti „vyčistiť okolie svojej obežnej dráhy“. Stručne povedané, planéty môžu odstrániť menšie telesá v blízkosti svojich obežných dráh zrážkou, zachytením alebo gravitačnou poruchou, zatiaľ čo trpasličie planéty nemajú potrebnú hmotnosť na to, aby to dosiahli.
Na výpočet pravdepodobnosti, že planéta vyčistí svoju obežnú dráhu, predstavili planetárni vedci Alan Stern a Harold Levinson parameter, ktorý označujú písmenom „lambda“.
Tento parameter vyjadruje pravdepodobnosť kolízie v závislosti od danej odchýlky obežnej dráhy objektu. Hodnota tohto parametra v Sternovom modeli je úmerná druhej mocnine hmotnosti a nepriamo úmerná času a možno ju použiť na odhad potenciálu telesa vyčistiť okolie svojej obežnej dráhy.
Astronómovia ako Stephen Soter, vedec z Newyorskej univerzity a pracovník z Amerického múzea prírodnej histórie, odporúčajú použiť tento parameter na vytvorenie hranice medzi planétami a trpasličími planétami. Soter tiež navrhol parameter, ktorý nazýva planetárny diskriminátor - označený písmenom mu - a ktorý sa počíta vydelením hmotnosti tela celkovou hmotou ďalších objektov na tej istej obežnej dráhe.
Uznané a možné trpasličie planéty
V súčasnosti existuje päť trpasličích planét: Pluto, Eris, Makemake, Haumea a Ceres. Samotné Ceres a Pluto boli pozorované natoľko, aby boli nepochybne v tejto kategórii. IAU rozhodla, že nemenované transneptunické objekty (TNO) s absolútnou veľkosťou väčšou ako +1 (a matematicky obmedzené na minimálny priemer 838 km) by sa mali klasifikovať ako trpasličie planéty.
Medzi potenciálnych kandidátov, o ktorých sa v súčasnosti uvažuje, patria Orc, 2002 MS4, Salazia, Qawar, 2007 OR10 a Sedna. Všetky tieto objekty sú umiestnené v Kuiperovom páse; s výnimkou Sedny, ktorá sa posudzuje osobitne - samostatná trieda dynamických TNO vo vonkajšej slnečnej sústave.
Je možné, že v slnečnej sústave je ďalších 40 objektov, ktoré možno právom označiť ako trpasličie planéty. Odhaduje sa, že v Kuiperovom páse sa po jeho preštudovaní nachádza až 200 trpasličích planét a za týmto pásom by ich počet mohol presiahnuť 10 000.
Nezhody
Ihneď po rozhodnutí IAU ohľadom definície planéty vyjadrilo množstvo vedcov svoj nesúhlas. Mike Brown (vodca skupiny Caltech, ktorá objavila Eris) súhlasí so znížením počtu planét na osem. Viacerí astronómovia ako Alan Stern však kritizovali definíciu IAU.
Stern tvrdí, že rovnako ako Pluto, ani Zem, Mars, Jupiter a Neptún úplne nevyčistia svoje orbitálne zóny. Zem sa točí okolo Slnka s 10 000 blízkozemských asteroidov, čo je podľa odhadov Sterna v rozpore s vyčistením obežnej dráhy Zeme. Jupiter je medzitým na obežnej dráhe sprevádzaný 100 000 trójskymi asteroidmi.
V roku 2011 Stern označil Pluto za planétu a ďalšie trpasličie planéty ako Ceres a Eris, ako aj veľké mesiace považoval za doplňujúce sa planéty. Iní astronómovia však tvrdia, že hoci veľké planéty nevymazávajú svoje obežné dráhy, majú úplnú kontrolu nad obežnými dráhami iných telies v ich orbitálnej zóne.
Ďalšia kontroverzná aplikácia novej definície planét sa týka planét mimo slnečnej sústavy. Metódy detekcie extrasolárnych objektov priamo neurčujú, či objekt vyčistí obežnú dráhu, iba nepriamo. Výsledkom bolo, že v roku 2001 IAU schválila samostatné „pracovné“definície extrasolárnych planét vrátane tohto pochybného kritéria: „Minimálna hmotnosť / veľkosť potrebná na to, aby sa planéta mohla považovať za extrasolárny objekt, musí zodpovedať parametrom akceptovaným pre slnečnú sústavu.“
Aj keď nie všetci členovia IAU boli za prijatie tejto definície planét a trpasličích planét, NASA nedávno oznámila, že bude používať nové pokyny stanovené IAU. Diskusia o rozhodnutí z roku 2006 sa však ešte stále nezastavila a môžeme očakávať ďalší vývoj v tejto oblasti, keď bude objavených a identifikovaných viac „trpasličích planét“.
Je pomerne ľahké definovať trpasličiu planétu podľa štandardov IAU, ale montáž slnečnej sústavy do trojstupňového klasifikačného systému bude s rozširovaním nášho chápania vesmíru ťažšie.
Iľja Khel