A "törpe bolygó" kifejezés hallatlan népszerűségre tett szert az elmúlt években. A Nap körül keringő objektumok háromirányú kategorizálásának részeként ezt a kifejezést 2006-ban fogadták el, mivel a Neptunusz pályáján kívüli objektumokat fedeztek fel, méretükben hasonlóak a Plútóhoz. Azóta a Naprendszer számos objektumának leírására használják, felborítva a régi osztályozási rendszert, amelynek kilenc bolygója volt.
Ez a kifejezés zavart és vitát váltott ki, különös tekintettel az olyan testeknél való alkalmazására, mint a Plútó. Ennek ellenére a Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) törpebolygóként öt testet ismer el naprendszerünkön belül, további hatat meghatároznak a következő években, és körülbelül 200 ilyen test lehet a Kuiper-övön belül.
Meghatározás
Az IAU által 2006-ban elfogadott definíció szerint egy törpe bolygó „egy ég körüli égitest, amely eléggé masszív ahhoz, hogy a saját gravitációja lekerekítse, de nem távolítja el a legközelebbi régiót a planetesimálisoktól, és nem műhold. Ezenkívül elegendő tömeggel kell rendelkeznie a nyomószilárdság legyőzéséhez és a hidrosztatikai egyensúly eléréséhez."
Lényegében a kifejezés minden olyan bolygó tömeges objektumra utal, amely nem bolygó és nem természetes műhold, amely megfelel két alapvető kritériumnak. Először is, a Nap közvetlen pályáján kell lennie, és nem egy másik test körüli holdnak kell lennie. Másodszor, elég masszívnak kell lennie ahhoz, hogy gömb alakú legyen a saját gravitációja hatására. És egy bolygótól eltérően nem kell megtisztítania a pályája körüli környezetet.
Méret és súly
Promóciós videó:
A test kerekítéséhez elég masszívnak kell lennie ahhoz, hogy a gravitáció a test alakját befolyásoló domináns erővé váljon. Az e tömeg által generált belső nyomás a felület műanyaggá válásához vezet, elsimítja a magas emelkedéseket és kitölti a mélyedéseket. Egy kilométernél kisebb átmérőjű kis testek ezt nem teszik meg (mint az aszteroidák), azokat a saját gravitációs erejükön kívüli erők irányítják, amelyek hajlamosak szabálytalan formákat fenntartani.
A legnagyobb ismert transz-neptuniai objektumok (TNO)
Eközben a több kilométeres testek - amikor a gravitáció jelentős, de nem domináns - gömb alakú vagy "krumpli" alakot öltenek. Minél nagyobb a test, annál nagyobb a belső nyomása, amíg elegendővé nem válik a belső nyomóerő legyőzéséhez és a hidrosztatikai egyensúly eléréséhez. Ezen a ponton a test a lehető leggömbölyebbé válik, tekintve a forgását és az árapály hatásait. Ez a törpe bolygó határának meghatározása.
A forgás azonban hatással lehet a törpebolygó alakjára is. Ha a test nem forog, akkor gömb lesz. Minél gyorsabban forog, annál elnyújtottabb vagy sokoldalúbb lesz. Ennek szélsőséges példája a Haumea, amely a főtengelyen majdnem kétszer olyan hosszú, mint a pólusok. Az árapályerők a test forgását is fokozatosan áradás közben blokkolják, és a test a társ egyik oldalán marad. Egy ilyen rendszer extrém példája a Plútó - Charon, mindkét test árapályosan egymáshoz van zárva.
Az IAU nem határozza meg a törpe bolygók méretének és tömegének felső és alsó határát. Bár az alsó határt az egyensúlyi hidrosztatikus forma elérése határozza meg, az a méret vagy tömeg, amelynél ez a tárgy eléri ezt az alakot, összetételétől és hőtermelésétől függ.
Például a kemény szilikátokból készült testeknek (például a sziklás aszteroidáknak) el kell érniük a mintegy 600 kilométer átmérőjű és 3,4 x 10 ^ 20 kg tömegű hidrosztatikai egyensúlyt. Egy kevésbé merev vízi jégből készült test esetében ez a határ közelebb lesz a 320 km-hez és 10 ^ 19 kg-hoz. Ennek eredményeként jelenleg nincs külön szabvány a törpe bolygó méretének vagy tömegének meghatározására, ehelyett azonban általában az alakja alapján határozzák meg.
Orbitális helyzet
A hidrosztatikus egyensúly mellett sok csillagász ragaszkodott ahhoz, hogy vonalat húzzanak a bolygók és a törpebolygók között, mivel nem képesek "kitakarítani pályájuk környékét". Röviden: a bolygók ütközés, befogás vagy gravitációs zavar révén eltávolíthatják a pályájuk közelében lévő kisebb testeket, míg a törpebolygók nem rendelkeznek ennek eléréséhez szükséges tömeggel.
Annak kiszámításához, hogy egy bolygó kitisztítja-e a pályáját, Alan Stern és Harold Levinson bolygótudósok bemutattak egy paramétert, amelyet "lambda" betűvel jelölnek.
Ez a paraméter az ütközés valószínűségét fejezi ki az objektum pályájának adott eltérésétől függően. Ennek a paraméternek az értéke a Stern modellben arányos a tömeg négyzetével és fordítottan arányos az idővel, és felhasználható annak becslésére, hogy egy test képes-e megtisztítani pályájának környékét.
Az olyan csillagászok, mint Stephen Soter, a New York-i Egyetem tudósa és az Amerikai Természettudományi Múzeum munkatársa, javasolják, hogy ennek a paraméternek a segítségével vonjanak vonalat a bolygók és a törpebolygók közé. Soter egy olyan paramétert is javasolt, amelyet bolygódiszkriminánsnak nevez - amelyet mu betűvel jelölünk -, amelyet úgy számolunk, hogy egy test tömegét elosztjuk az ugyanazon pályán lévő többi objektum teljes tömegével.
Elismert és lehetséges törpebolygók
Jelenleg öt törpebolygó létezik: a Plútó, az Eris, a Makemake, a Haumea és a Ceres. Csak Ceres-t és a Plútót eléggé megfigyelték ahhoz, hogy vitathatatlanul ebben a kategóriában szerepeljenek. Az IAU úgy döntött, hogy a meg nem nevezett transz-Neptuniai objektumokat (TNO), amelyek abszolút nagysága nagyobb, mint +1 (matematikailag csak 838 km átmérőre korlátozva), törpebolygóknak kell minősíteni.
A jelenleg vizsgált potenciális jelöltek közé tartozik Orc, 2002 MS4, Salazia, Kwavar, 2007 OR10 és Sedna. Mindezek a tárgyak a Kuiper-övben helyezkednek el; a külön figyelembe vett Sedna kivételével - a külső naprendszer dinamikus TNO -inak külön osztálya.
Lehetséges, hogy a Naprendszerben további 40 olyan objektum van, amelyet joggal lehet törpebolygóként jelölni. Becslések szerint tanulmányozása után akár 200 törpebolygó is megtalálható a Kuiper-övben, ezen az övön túl számuk meghaladhatja a 10 000-et.
Nézeteltérések
Közvetlenül az IAU bolygó meghatározásával kapcsolatos döntése után számos tudós kifejezte egyet nem értését. Mike Brown (az Erist felfedező Caltech-csoport vezetője) vállalja, hogy nyolcra csökkenti a bolygók számát. Számos csillagász, például Alan Stern, bírálta az IAU meghatározását.
Stern azt állítja, hogy a Plútóhoz hasonlóan a Föld, a Mars, a Jupiter és a Neptunusz sem teljesen tisztítja orbitális zónáikat. A Föld 10 000 földközeli aszteroidával forog a Nap körül, amelyek Stern szerint ellentmondanak a Föld pályájának megtisztításának. A Jupitert eközben 100 000 trójai aszteroida kíséri pályáján.
2011-ben Stern bolygóként emlegette a Plútót, és más törpebolygókat, mint Ceres és Eris, valamint a nagy holdakat kiegészítő bolygóknak tekintette. Más csillagászok azonban azzal érvelnek, hogy bár a nagy bolygók nem tisztítják pályájukat, teljes ellenőrzést gyakorolhatnak a pálya-zónájukban lévő más testek pályái felett.
A bolygók új meghatározásának egy másik vitatott alkalmazása a Naprendszeren kívüli bolygókat érinti. Az extrapoláris objektumok detektálására szolgáló módszerek nem közvetlenül, csak közvetve határozzák meg, hogy egy objektum kitisztítja-e a pályát. Ennek eredményeként 2001-ben az IAU külön „működő” fogalommeghatározásokat hagyott jóvá az extracelláris bolygók számára, ideértve a kétes kritériumot is: „A bolygónak tekinthető extracoláris objektumok minimális tömegének / méretének meg kell egyeznie a naprendszer számára elfogadott paraméterekkel.
Noha az IAU nem minden tagja támogatta a bolygók és a törpebolygók ezen meghatározásának elfogadását, a NASA nemrégiben bejelentette, hogy az IAU által meghatározott új irányelveket alkalmazza. A 2006-os döntés körüli vita azonban még mindig tart, és további fejleményekre számíthatunk ezen a fronton, amikor újabb "törpe bolygókat" fedeznek fel és azonosítanak.
A törpe bolygót meglehetősen könnyű meghatározni az IAU szabványai szerint, de a Naprendszer háromszintű besorolási rendszerbe történő beillesztése nehezebbé válik, ahogy bővül az univerzumról alkotott megértésünk.
Ilya Khel