Pojem „trpasličí planeta“si za posledních pár let získal neslýchanou popularitu. V rámci třícestné kategorizace objektů obíhajících kolem Slunce byl tento termín přijat v roce 2006 kvůli objevu objektů za oběžnou dráhou Neptunu, velikostně srovnatelnou s Plutem. Od té doby se používá k popisu mnoha objektů ve sluneční soustavě, což narušuje starý klasifikační systém, který měl devět planet.
Tento termín také vyvolal zmatek a kontroverze, zejména spojené s jeho aplikací na těla, jako je Pluto. Mezinárodní astronomická unie (IAU) nicméně uznává pět těl v naší sluneční soustavě jako trpasličí planety, dalších šest bude určeno v příštích letech a asi 200 takových těl může být v Kuiperově pásu.
Definice
Podle definice přijaté IAU v roce 2006 je trpasličí planeta „nebeské těleso obíhající kolem hvězdy, která je dostatečně hmotná na to, aby byla zaoblena vlastní gravitací, ale nevyčistí nejbližší oblast planetesimálů a není satelitem. Kromě toho musí mít dostatečnou hmotnost k překonání pevnosti v tlaku a dosažení hydrostatické rovnováhy. “
V podstatě se tento termín vztahuje na jakýkoli planetární hmotný objekt, který není ani planetou, ani přirozeným satelitem, který splňuje dvě základní kritéria. Za prvé, musí být na přímé oběžné dráze Slunce a nesmí to být Měsíc kolem jiného těla. Zadruhé musí být dostatečně masivní, aby pod vlivem své vlastní gravitace získala sférický tvar. A na rozdíl od planety nemusí čistit okolí kolem své oběžné dráhy.
Velikost a hmotnost
Propagační video:
Aby se tělo mohlo zaokrouhlit, musí být dostatečně masivní, aby se gravitace stala dominantní silou ovlivňující tvar těla. Vnitřní tlak generovaný touto hmotou povede k tomu, že se povrch stane plastickým, vyhladí vysoké vzestupy a vyplní prohlubně. Malá tělesa o průměru menším než jeden kilometr to nedělají (jako asteroidy), jsou ovládána silami mimo vlastní gravitační síly, které mají tendenci udržovat nepravidelné tvary.
Největší známé transneptunské objekty (TNO)
Mezitím těla o průměru několika kilometrů - když je gravitace významná, ale nikoli dominantní - získávají tvar sféroidu nebo „bramboru“. Čím větší je těleso, tím vyšší je jeho vnitřní tlak, dokud se nestačí k překonání vnitřní kompresní síly a dosažení hydrostatické rovnováhy. V tomto okamžiku se tělo stane tak kulatým, jak jen může být, vzhledem k jeho rotaci a přílivovým účinkům. Toto je definice hranice trpasličí planety.
Rotace však může ovlivnit také tvar trpasličí planety. Pokud se tělo neotáčí, bude to koule. Čím rychleji se točí, tím protáhlejší nebo univerzálnější bude. Extrémním příkladem je Haumea, která je téměř dvakrát tak dlouhá na hlavní ose než na pólech. Přílivové síly také způsobují postupné blokování rotace těla a tělo zůstává na jedné straně společníka. Extrémním příkladem takového systému je Pluto - Charon, obě těla jsou tidally uzavřena mezi sebou.
IAU nedefinuje horní a dolní mez pro velikost a hmotnost trpasličích planet. Ačkoli dolní mez je určena dosažením rovnovážného hydrostatického tvaru, velikost nebo hmotnost, při které tento objekt dosáhne tohoto tvaru, závisí na jeho složení a tepelné historii.
Například těla vyrobená z tvrdých silikátů (jako kamenné asteroidy) musí dosáhnout hydrostatické rovnováhy o průměru asi 600 kilometrů a hmotnosti 3,4 x 10 ^ 20 kg. U méně tuhého tělesa vyrobeného z vodního ledu se bude tento limit blížit 320 km a 10 ^ 19 kg. Výsledkem je, že v současné době neexistuje žádný specifický standard pro definování trpasličí planety na základě její velikosti nebo hmotnosti, ale místo toho je obvykle definována na základě jejího tvaru.
Orbitální poloha
Kromě hydrostatické rovnováhy mnoho astronomů trvá na tom, aby nakreslili hranici mezi planetami a trpasličími planetami na základě jejich neschopnosti „vyčistit okolí své oběžné dráhy“. Stručně řečeno, planety mohou odstraňovat menší tělesa v blízkosti svých oběžných drah srážkou, zachycením nebo gravitačními poruchami, zatímco trpasličí planety nemají potřebnou hmotnost k dosažení tohoto cíle.
Aby bylo možné vypočítat pravděpodobnost, že planeta vyčistí svoji oběžnou dráhu, představili planetární vědci Alan Stern a Harold Levinson parametr, který označují písmenem „lambda“.
Tento parametr vyjadřuje pravděpodobnost kolize v závislosti na dané odchylce oběžné dráhy objektu. Hodnota tohoto parametru ve Sternově modelu je úměrná druhé mocnině hmotnosti a nepřímo úměrná času a lze ji použít k odhadu potenciálu tělesa vyčistit okolí své oběžné dráhy.
Astronomové jako Stephen Soter, vědec z Newyorské univerzity a pracovník z Amerického muzea přírodní historie, navrhují použít tento parametr k vytyčení hranice mezi planetami a trpasličími planetami. Soter také navrhl parametr, který nazývá planetární diskriminační - označený písmenem mu - který se vypočítá vydělením hmotnosti těla celkovou hmotou dalších objektů na stejné oběžné dráze.
Uznané a možné trpasličí planety
V současné době existuje pět trpasličích planet: Pluto, Eris, Makemake, Haumea a Ceres. Samotné Ceres a Pluto byly pozorovány natolik, aby byly nepochybně v této kategorii. IAU rozhodl, že nejmenované transneptunské objekty (TNO) s absolutní velikostí jasnější než +1 (a matematicky omezené na minimální průměr 838 km) by měly být klasifikovány jako trpasličí planety.
Mezi potenciální kandidáty, o nichž se v současné době uvažuje, patří Orc, 2002 MS4, Salazia, Kwavar, 2007 OR10 a Sedna. Všechny tyto objekty jsou umístěny v Kuiperově pásu; s výjimkou Sedny, která je považována samostatně - samostatná třída dynamických TNO ve vnější sluneční soustavě.
Je možné, že ve sluneční soustavě existuje dalších 40 objektů, které lze oprávněně označit jako trpasličí planety. Odhaduje se, že po jeho prostudování lze v Kuiperově pásu najít až 200 trpasličích planet a za tímto pásem by jejich počet mohl přesáhnout 10 000.
Neshody
Bezprostředně po rozhodnutí IAU ohledně definice planety vyjádřila řada vědců svůj nesouhlas. Mike Brown (vůdce skupiny Caltech, která objevila Eris) souhlasí se snížením počtu planet na osm. Řada astronomů jako Alan Stern však kritizovala definici IAU.
Stern tvrdí, že stejně jako Pluto, Země, Mars, Jupiter a Neptun také zcela nevyčistí své orbitální zóny. Země se točí kolem Slunce s 10 000 planetkami blízkými Zemi, což Sternovy odhady jsou v rozporu s vyčištěním oběžné dráhy Země. Jupiter je na jeho oběžné dráze doprovázen 100 000 trojskými asteroidy.
V roce 2011 Stern označil Pluto jako planetu a další trpasličí planety jako Ceres a Eris, stejně jako velké měsíce, považoval za doplňkové planety. Jiní astronomové však tvrdí, že ačkoli velké planety nevyčistí své oběžné dráhy, mají úplnou kontrolu nad oběžnými dráhami jiných těles v jejich oběžné zóně.
Další kontroverzní aplikace nové definice planet se týká planet mimo sluneční soustavu. Metody detekce extrasolárních objektů přímo neurčují, zda objekt vyčistí oběžnou dráhu, pouze nepřímo. Výsledkem je, že v roce 2001 IAU schválila samostatné „pracovní“definice extrasolárních planet, včetně pochybného kritéria: „Minimální hmotnost / velikost požadovaná pro extrasolární objekt, který má být považován za planetu, musí odpovídat parametrům přijatým pro sluneční soustavu.“
Ačkoli ne všichni členové IAU byli pro přijetí této definice planet a trpasličích planet, NASA nedávno oznámila, že bude používat nové pokyny stanovené IAU. Diskuse o rozhodnutí z roku 2006 se však dosud nezastavila a můžeme očekávat další vývoj na této frontě, až bude objeveno a identifikováno více „trpasličích planet“.
Je poměrně snadné definovat trpasličí planetu podle standardů IAU, ale montáž sluneční soustavy do třístupňového klasifikačního systému bude s rozšiřováním našeho chápání vesmíru obtížnější.
Ilya Khel