Planetolodzy proponują nową definicję planety, która ma zastąpić tę, którą wielu badaczy uważa za skoncentrowaną na Słońcu i przestarzałą.
Obecna definicja – ustanowiona w 2006 roku przez Międzynarodową Unię Astronomiczną (IAU, organizację oficjalnie zajmującą się m.in. nadawaniem nazw obiektom w przestrzeni kosmicznej) – precyzuje, że aby ciało niebieskie mogło zostać uznane za planetę, musi okrążać Słońce w naszym Układzie Słonecznym.
Jean-Luc Margot, główny autor artykułu i profesor nauk o Ziemi, planetach i kosmosie oraz fizyki i astronomii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles, przedstawi proponowaną nową definicję na Zgromadzeniu Ogólnym IAU w sierpniu 2024 r.
Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU), z siedzibą w Paryżu we Francji, to organizacja założona w 1919 roku, która poprzez współpracę międzynarodową promuje i wspiera rozwój astronomii. Misja IAU obejmuje koordynację badań astronomicznych, ustanawianie ujednoliconej nomenklatury astronomicznej oraz rozpowszechnianie informacji naukowych. Najbardziej znana jest ze swojej roli w definiowaniu klasyfikacji planet oraz nazewnictwie ciał niebieskich i obiektów. IAU składa się z ponad 12 000 członków z ponad 90 krajów i co trzy lata jest gospodarzem Zgromadzenia Ogólnego, na którym omawiane są najważniejsze odkrycia i osiągnięcia astronomiczne. Związek aktywnie angażuje się także w działania informacyjne i edukacyjne mające na celu wzbudzenie zainteresowania społeczeństwa astronomią.
Aktualna definicja planety i jej ograniczenia
Zgodnie z obecną definicją planeta to ciało niebieskie krążące wokół Słońca, które jest na tyle masywne, że grawitacja zmusiła je do przyjęcia kształtu kulistego i usunęła inne obiekty znajdujące się w pobliżu jego orbity wokół Słońca.
„Obecna definicja wyraźnie wspomina o okrążaniu naszego Słońca. Wiemy teraz o istnieniu tysięcy planet, ale definicja IAU dotyczy tylko planet w naszym Układzie Słonecznym” – powiedział Margot. Proponujemy nową definicję, którą można zastosować do ciał niebieskich krążących wokół dowolnej gwiazdy, pozostałości gwiezdnej lub brązowego karła.”
Porównanie wielkości różnych ciał niebieskich: Uran (u góry po lewej), Neptun (u góry po prawej), Ziemia (w środkowym rzędzie po lewej), Syriusz B (w środkowym rzędzie pośrodku) i Wenus (w środkowym rzędzie po prawej). Mniejsze planety, Księżyc Ziemi i planety karłowate poniżej, w malejących rozmiarach, to Mars i Merkury, Księżyc, Pluton i Haumea. Wszystko jest w skali. Należy pamiętać, że opis atmosfery białego karła Syriusza B ma charakter wyłącznie spekulacyjny. Względna jasność obiektów została częściowo znormalizowana. Na podstawie obrazu Paula Stansifera: 1e7m Compare.png, ale przy użyciu zaktualizowanej wartości średnicy Syriusza B. Źródło: Wikipedia
Nowa definicja
Autorzy argumentują, że wymóg okrążania naszego Słońca jest zbyt szczegółowy, a inne kryteria zawarte w definicji IAU są zbyt niejasne. Aktualna definicja na przykład mówi, że planeta „oczyściła swoją orbitę”, nie podając, co to oznacza. Proponowana nowa definicja zawiera wymierne kryteria, które można zastosować do zdefiniowania planet znajdujących się wewnątrz i na zewnątrz naszego Układu Słonecznego.
W nowej definicji planeta to ciało niebieskie, które:
- okrąża jedną lub więcej gwiazd, brązowych karłów lub pozostałości gwiazd,
- jest masywniejsze niż 1023 kg i,
- jest mniej masywne niż 13 mas Jowisza (2,5 x 1028 kg).
Taksonomia oparta na dynamicznej dominacji
Margot i współautorzy zbadali właściwości obiektów w naszym Układzie Słonecznym, aby sprawdzić, które z nich gromadzą się w przestrzeniach różnych parametrów. Analiza wykazała istnienie grupy odrębnych cech wspólnych dla planet w naszym Układzie Słonecznym, które można wykorzystać jako punkt wyjścia do stworzenia ogólnej taksonomii planet.
Na przykład, jeśli obiekt ma wystarczającą masę, aby oczyścić swoją orbitę poprzez przechwytywanie grawitacyjne lub wyrzucanie mniejszych obiektów w pobliżu, mówi się, że jest dynamicznie dominujący.
„Wszystkie planety w naszym Układzie Słonecznym dynamicznie dominują, ale inne obiekty – w tym planety karłowate, takie jak Pluton, i planetoidy – nie” – powiedział Margot. „Zatem tę właściwość można włączyć do definicji planety”.
Animowana reprezentacja wszystkich układów wieloplanetarnych odkrytych w Drodze Mlecznej przez Kosmiczny Teleskop Keplera należący do NASA według stanu na 30 października 2018 r. Układy są pokazane razem w tej samej skali co nasz Układ Słoneczny (linie przerywane). Źródło: Ethan Kruse/NASA Goddard
Rewizja kryteriów statusu planetarnego
Wymóg dominacji dynamicznej zapewnia dolną granicę masy. Jednak potencjalne planety mogą być również zbyt duże, aby zmieścić się w nowej definicji. Na przykład niektóre gazowe olbrzymy są tak duże, że dochodzi do termojądrowej syntezy deuteru, w wyniku czego obiekt staje się podgwiazdą zwaną brązowym karłem, a zatem nie jest planetą. Limit ten ustalono na masę 13 lub więcej mas Jowisza.
Z drugiej strony obecny wymóg, aby był planeta była kulista, jest bardziej problematyczny. Odległe planety rzadko można obserwować z wystarczającą szczegółowością, aby z całą pewnością określić ich kształt. Autorzy argumentują, że wymóg posiadania określonego kształtu jest tak trudny do wdrożenia, że w rzeczywistości jest bezużyteczny do celów definicyjnych, mimo że planety są na ogół okrągłe.
Dobra wiadomość jest taka, że w Układzie Słonecznym ciała niebieskie o masie większej niż 1021 kg wydają się okrągłe. Zatem oczekuje się, że wszystkie ciała spełniające proponowaną dolną granicę masy wynoszącą 1023 kg będą kuliste.
Choć jakakolwiek oficjalna zmiana definicji planety może zająć kilka lat, Margot i współpracownicy mają nadzieję, że ich praca zapoczątkuje dyskusję, która zaowocuje ulepszoną definicją.
Więcej informacji: publikacja “Quantitative Criteria for Defining Planets”, Jean-Luc Margot, Brett Gladman i Tony Yang, przyjęta do druku w The Planetary Science Journal.
arXiv:2407.07590
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Artystyczna koncepcja trzech słońc i planety wielkości Jowisza z perspektywy hipotetycznego księżyca krążącego wokół planety. Źródło: Wikipedia
