Pojam "patuljasti planet" stekao je nečuvenu popularnost u posljednjih nekoliko godina. Kao dio trosmjerne kategorizacije objekata koji orbitiraju oko Sunca, ovaj je pojam usvojen 2006. godine zbog otkrića objekata izvan orbite Neptuna, veličine usporedive s Plutonom. Od tada se koristi za opisivanje mnogih objekata u Sunčevom sustavu, narušavajući stari sustav klasifikacije koji je imao devet planeta.
Također, ovaj je pojam stvorio zabunu i kontroverzu, posebno povezanu s njegovom primjenom na tijela poput Plutona. Unatoč tome, Međunarodna astronomska unija (IAU) prepoznaje pet tijela u našem Sunčevom sustavu kao patuljaste planete, još će šest biti identificirano u sljedećim godinama, a oko 200 takvih tijela moglo bi biti unutar Kuiperovog pojasa.
Definicija
Prema definiciji koju je IAU usvojio 2006. godine, patuljasti planet je „nebesko tijelo u orbiti zvijezde koje je dovoljno masivno da ga zaokruži vlastita gravitacija, ali ne očisti najbliže područje od planetezimala i nije satelit. Uz to, mora imati dovoljnu masu za prevladavanje tlačne čvrstoće i postizanje hidrostatske ravnoteže."
U osnovi, pojam se odnosi na bilo koji planetarni maseni objekt koji nije ni planet ni prirodni satelit koji zadovoljava dva osnovna kriterija. Prvo, mora biti u izravnoj orbiti Sunca, a ne biti mjesec oko drugog tijela. Drugo, mora biti dovoljno masivan da poprimi sferni oblik pod utjecajem vlastite gravitacije. I, za razliku od planeta, on ne mora čistiti okolinu oko svoje orbite.
Veličina i težina
Promotivni video:
Da bi se tijelo zaokružilo, ono mora biti dovoljno masivno da gravitacija postane dominantna sila koja utječe na oblik tijela. Unutarnji tlak koji generira ova masa dovest će do toga da površina postane plastična, zagladivši visoke uspone i popunjavajući udubine. Mala tijela promjera manjeg od kilometra to ne čine (poput asteroida), njima upravljaju sile izvan vlastitih gravitacijskih sila, koje teže održavanju nepravilnih oblika.
Najveći poznati transneptunski objekti (TNO)
U međuvremenu, tijela pređena nekoliko kilometara - kad je gravitacija značajna, ali ne i dominantna - poprimaju oblik sferoida ili "krumpira". Što je tijelo veće, to je njegov unutarnji tlak veći dok ne postane dovoljno za prevladavanje unutarnje tlačne sile i postizanje hidrostatske ravnoteže. U ovom trenutku tijelo postaje onoliko okruglo koliko može, s obzirom na njegovu rotaciju i plimne učinke. Ovo je definicija granice patuljastog planeta.
Međutim, rotacija također može utjecati na oblik patuljastog planeta. Ako se tijelo ne okreće, bit će to kugla. Što se brže zavrti, to će postati izduženiji ili svestraniji. Ekstremni primjer toga je Haumea, koja je na glavnoj osi gotovo dvostruko duža nego na polovima. Plimne sile također uzrokuju da se rotacija tijela postupno blokira, a tijelo ostaje s jedne strane suputnika. Ekstremni primjer takvog sustava je Pluton - Haron, oba tijela su plimno zaključana između sebe.
IAU ne određuje gornju i donju granicu veličine i mase patuljastih planeta. Iako se donja granica određuje postizanjem ravnotežnog hidrostatskog oblika, veličina ili masa kod kojih ovaj objekt postiže taj oblik ovisi o njegovom sastavu i toplinskoj povijesti.
Primjerice, tijela izrađena od tvrdih silikata (poput stjenovitih asteroida) moraju postići hidrostatsku ravnotežu promjera oko 600 kilometara i mase 3,4 x 10 ^ 20 kg. Za manje kruto tijelo od vodenog leda, ta će granica biti bliža 320 km i 10 ^ 19 kg. Kao rezultat, trenutno ne postoji određeni standard za definiranje patuljastog planeta na temelju njegove veličine ili mase, već se obično definira na temelju njegovog oblika.
Orbitalni položaj
Uz hidrostatsku ravnotežu, mnogi su astronomi inzistirali na povlačenju linije između planeta i patuljastih planeta na temelju njihove nesposobnosti da "očiste blizinu svoje orbite". Ukratko, planeti mogu ukloniti manja tijela u blizini svojih orbita sudarom, hvatanjem ili gravitacijskim poremećajima, dok patuljasti planeti nemaju potrebnu masu da bi to postigli.
Kako bi izračunali vjerojatnost da će planet očistiti orbitu, planetarni znanstvenici Alan Stern i Harold Levinson predstavili su parametar koji označavaju slovom "lambda".
Ovaj parametar izražava vjerojatnost sudara ovisno o danom odstupanju orbite objekta. Vrijednost ovog parametra u Sternovom modelu proporcionalna je kvadratu mase i obrnuto proporcionalna vremenu i može se koristiti za procjenu potencijala tijela da očisti blizinu svoje orbite.
Astronomi poput Stephena Sotera, znanstvenika sa Sveučilišta New York i člana Američkog prirodoslovnog muzeja, predlažu korištenje ovog parametra za crtanje linije između planeta i patuljastih planeta. Soter je također predložio parametar koji naziva planetarnim diskriminantom - označen slovom mu - koji se izračunava dijeljenjem mase tijela s ukupnom masom drugih objekata u istoj orbiti.
Prepoznati i mogući patuljasti planeti
Trenutno postoji pet patuljastih planeta: Pluton, Eris, Makemake, Haumea i Ceres. Samo su Ceres i Pluton dovoljno opaženi da bi se nesporno mogli svrstati u ovu kategoriju. IAU je presudio da se neimenovani transneptunski objekti (TNO) apsolutne veličine svjetlije od +1 (i matematički ograničeni na minimalni promjer od 838 km) trebaju klasificirati kao patuljasti planeti.
Potencijalni kandidati koji se trenutno razmatraju uključuju Orc, 2002 MS4, Salazia, Kwavar, 2007 OR10 i Sedna. Svi su ti objekti smješteni u Kuiperovom pojasu; s izuzetkom Sedne, koja se razmatra zasebno - zasebna klasa dinamičkih TNO u vanjskom Sunčevom sustavu.
Moguće je da u Sunčevom sustavu postoji još 40 objekata koji se s pravom mogu označiti kao patuljasti planeti. Procjenjuje se da se u Kuiperovom pojasu može naći do 200 patuljastih planeta nakon što ga prouče, a izvan tog pojasa njihov bi broj mogao premašiti 10 000.
Nesuglasice
Neposredno nakon odluke IAU-a u vezi s definicijom planeta, određeni broj znanstvenika izrazio je svoje neslaganje. Mike Brown (vođa skupine Caltech koja je otkrila Eris) pristaje smanjiti broj planeta na osam. Međutim, brojni astronomi poput Alana Sterna kritizirali su definiciju IAU-a.
Stern tvrdi da, poput Plutona, Zemlja, Mars, Jupiter i Neptun također ne raščišćavaju u potpunosti svoje orbitalne zone. Zemlja se okreće oko Sunca s 10 000 bliskih Zemljinih asteroida, za koje Stern procjenjuje da proturječe čišćenju Zemljine orbite. U međuvremenu, Jupiter je na svom orbitalnom putu u pratnji 100 000 trojanskih asteroida.
2011. Stern je Pluton spomenuo kao planet i druge patuljaste planete poput Cerere i Eris, kao i velike mjesece, smatrao je komplementarnim planetima. Međutim, drugi astronomi tvrde da, iako veliki planeti ne čiste svoje orbite, oni imaju potpunu kontrolu nad putanjama drugih tijela unutar svoje orbitalne zone.
Druga kontroverzna primjena nove definicije planeta odnosi se na planete izvan Sunčevog sustava. Metode otkrivanja ekstrasolarnih objekata ne određuju izravno da li objekt čisti orbitu, već samo neizravno. Kao rezultat toga, IAU je 2001. godine odobrio odvojene „radne“definicije za ekstrasolarne planete, uključujući sumnjiv kriterij: „Minimalna masa / veličina potrebna da bi se ekstrasolarni objekt smatrao planetom mora odgovarati parametrima prihvaćenim za Sunčev sustav.“
Iako nisu svi članovi IAU-a bili za usvajanje ove definicije planeta i patuljastih planeta, NASA je nedavno najavila da će se koristiti novim smjernicama koje je postavila IAU. Unatoč tome, rasprava o odluci iz 2006. godine još nije prestala i možemo očekivati daljnji razvoj događaja na ovom planu kada se otkrije i identificira više "patuljastih planeta".
Prilično je lako definirati patuljasti planet prema IAU standardima, ali uklapanje Sunčevog sustava u troslojni klasifikacijski sustav postat će sve teže kako se naše razumijevanje svemira širi.
Ilja Khel
