تم إلقاء مصطلح الكوكب القزم كثيرًا في السنوات الأخيرة. كجزء من تصنيف ثلاثي للأجسام التي تدور حول الشمس ، تم اعتماد المصطلح في عام 2006 بسبب اكتشاف أشياء خارج مدار نبتون كانت مماثلة في الحجم لبلوتو. منذ ذلك الحين ، تم استخدامه لوصف العديد من الكائنات في نظامنا الشمسي ، مما أدى إلى تغيير نظام التصنيف القديم الذي ادعى وجود تسعة كواكب.
أدى المصطلح أيضًا إلى نصيبه العادل من الارتباك والجدل ، حيث شكك الكثير في دقته وقابليته للتطبيق على هيئات مثل بلوتو. ومع ذلك ، فإن الاتحاد الفلكي الدولي يعترف حاليًا بخمسة أجسام داخل نظامنا الشمسي على أنها كواكب قزمة ، ويمكن التعرف على ستة أجسام أخرى في السنوات القادمة ، ويمكن أن يوجد ما يصل إلى 200 أو أكثر في امتداد كوبر بيلت .
تعريف:
حسب التعريف المعتمد من قبل IAU في عام 2006 ، الكوكب القزم هو 'جرم سماوي يدور حول نجم ضخم بما يكفي ليتم تدويره بفعل جاذبيته ولكنه لم يزيل الكواكب المجاورة له وليس قمرًا صناعيًا. بشكل أكثر وضوحًا ، يجب أن يكون لديها كتلة كافية للتغلب على قوة الانضغاط وتحقيقها التوازن الهيدروستاتيكي . '
في جوهره ، يُقصد بالمصطلح تحديد أي جسم ذي كتلة كوكبية ليس كوكبًا ولا قمرًا صناعيًا طبيعيًا يلائم معيارين أساسيين. أولاً ، يجب أن يكون في مدار مباشر للشمس وليس قمرًا حول جسم آخر. ثانيًا ، يجب أن تكون ضخمة بما يكفي لتصبح كروية الشكل تحت جاذبيتها. وعلى عكس الكوكب ، لا بد أنه لم يزيل الجوار حول مداره.
أكبر الأجسام عبر نبتون المعروفة (TNO) ، موضحة على نطاق واسع. الائتمان: لاري مكنيش / إم براون
الحجم والكتلة:
لكي يتم تقريب الجسم ، يجب أن يكون ضخمًا بدرجة كافية ، لدرجة أن جاذبيته هي القوة المهيمنة التي تؤثر عليه. هنا ، قد يتسبب الضغط الداخلي الناتج عن هذه الكتلة في تحقيق السطح لدونة ، مما يسمح للارتفاعات العالية بالغرق وتملأ التجاويف. لا يحدث هذا مع الأجسام الأصغر التي يقل قطرها عن بضعة كيلومترات (مثل الكويكبات) ، التي تسيطر عليها قوى خارج قوى الجاذبية الخاصة بها وتميل إلى الحفاظ على أشكال غير منتظمة.
وفي الوقت نفسه ، فإن الأجسام التي يبلغ عرضها بضعة كيلومترات - حيث تكون جاذبيتها أكثر أهمية ولكنها ليست مسيطرة - تميل إلى أن تكون كروية أو 'على شكل بطاطس'. كلما زاد حجم الجسم ، زاد ضغطه الداخلي ، حتى يصبح الضغط كافياً للتغلب على قوة الانضغاط الداخلية ويحقق التوازن الهيدروستاتيكي. في هذه المرحلة ، يكون الجسم دائريًا قدر الإمكان ، نظرًا لتأثيراته على الدوران والمد والجزر. هذا هو الحد الفاصل للكوكب القزم.
ومع ذلك ، يمكن أن يؤثر الدوران أيضًا على شكل كوكب قزم. إذا لم يدور الجسم ، فسيكون كرة. ولكن كلما زادت سرعة دورانه ، زاد انحرافه أو حتى تحجيمه. المثال المتطرف على هذا هو هاوميا ، وهو ضعف طول محوره الرئيسي كما هو عند القطبين. تتسبب قوى المد والجزر أيضًا في أن يصبح دوران الجسم مغلقًا تدريجيًا ، بحيث يقدم دائمًا نفس الوجه لرفيقه. مثال متطرف على هذا هو بلوتو شارون النظام ، حيث يتم قفل كلا الجسمين مع بعضهما البعض تدريجيًا.
لم يتم تحديد حدود الحجم والكتلة العلوية والسفلية للكواكب القزمة من قبل الاتحاد الفلكي الدولي. وبينما يتم تعريف الحد الأدنى على أنه تحقيق شكل توازن هيدروستاتيكي ، فإن الحجم أو الكتلة التي يصل عندها الجسم إلى هذا الشكل يعتمد على تكوينه وتاريخه الحراري.
على سبيل المثال ، يجب أن تحقق الأجسام المصنوعة من السيليكات الصلبة (مثل الكويكبات الصخرية) توازنًا هيدروستاتيكيًا بقطر تقريبًا. 600 كم وكتلة 3.4 × 10عشرينكلغ. بالنسبة لجسم مصنوع من جليد مائي أقل صلابة ، فإن الحد سيكون أقرب إلى 320 كم و 1019كلغ. نتيجة لذلك ، لا يوجد معيار محدد حاليًا لتحديد الكوكب القزم بناءً على حجمه أو كتلته ، ولكن بدلاً من ذلك يتم تحديده بشكل عام بناءً على شكله.
الهيمنة المدارية:
بالإضافة إلى التوازن الهيدروستاتيكي ، أصر العديد من علماء الفلك على التمييز بين الكواكب والكواكب القزمة بناءً على عدم قدرة الأخيرة على 'مسح الجوار حول مداراتها'. باختصار ، الكواكب قادرة على إزالة الأجسام الأصغر بالقرب من مداراتها عن طريق الاصطدام أو الالتقاط أو اضطراب الجاذبية (أو إنشاء أصداء مدارية تمنع الاصطدامات) ، في حين أن الكواكب القزمة لا تمتلك الكتلة المطلوبة للقيام بذلك.
لحساب احتمال خروج كوكب من مداره ، علماء الكواكب آلان ستيرن وهارولد إف. آفاق جديدة مهمة إلى بلوتو وكبير العلماء في مون اكسبرس ) قدموا معلمة عينوها على أنها؟ (لامدا).
تعبر هذه المعلمة عن احتمال حدوث مواجهة تؤدي إلى انحراف معين لمدار الجسم. تتناسب قيمة هذه المعلمة في نموذج ستيرن مع مربع الكتلة وتتناسب عكسًا مع الفترة الزمنية ، ويمكن استخدامها لتقدير قدرة الجسم على تطهير محيط مداره.
دعا علماء الفلك مثل ستيفن سوتر ، العالم المقيم في جامعة نيويورك وباحث مشارك في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، إلى استخدام هذه المعلمة للتمييز بين الكواكب والكواكب القزمة. اقترح Soter أيضًا معلمة يشير إليها باسممميز الكواكب -تم تحديده كـ µ (mu) - والذي يتم حسابه بقسمة كتلة الجسم على الكتلة الإجمالية للأجسام الأخرى التي تشترك في مداره.
الكواكب القزمة المعترف بها والمحتملة:
يوجد حاليًا خمسة كواكب قزمة: بلوتو و ايريس و هل تود و هاوميا ، و سيريس . تمت ملاحظة سيريس وبلوتو فقط بشكل كافٍ لتلائم هذه الفئة بلا منازع. قرر الاتحاد الفلكي الدولي أن ذلك لم يذكر اسمه كائنات عبر نبتون (TNOs) ذات القدر المطلق الأكثر سطوعًا من +1 (وقطرها الأدنى المحدد رياضيًا 838 كم) يجب تسميتها على أنها كواكب قزمة.
المرشحين المحتملين التي هي حاليا قيد النظر تشمل Orcus و 2002 MS4 و السلاسيا و قوار و 2007 أو10 ، و سيدنا . توجد كل هذه الأشياء في حزام كويبر أو في قرص مبعثر ؛ باستثناء Sedna ، وهو كائن منفصل - فئة خاصة تنطبق على TNOs الديناميكية في النظام الشمسي الخارجي.
من الممكن أن يكون هناك 40 جسمًا آخر معروفًا في النظام الشمسي يمكن تصنيفها بحق على أنها كواكب قزمة. تشير التقديرات إلى أنه يمكن العثور على ما يصل إلى 200 كوكب قزم عند استكشاف المنطقة بأكملها المعروفة باسم حزام كويبر ، وأن العدد قد يتجاوز 10000 عندما يتم النظر في الأجسام المنتشرة خارج حزام كويبر.
مقارنة بلوتو والأقمار شارون وهيدرا ونيكس (على اليسار) بالكوكب القزم إيريس وقمره ديسمونيا (يمين). الائتمان: الاتحاد الفلكي الدولي
خلاف:
في أعقاب قرار الاتحاد الفلكي الدولي بشأن تعريف الكوكب ، أعرب عدد من العلماء عن عدم موافقتهم على قرار الاتحاد الفلكي الدولي. يوافق مايك براون (قائد فريق معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا الذي اكتشف إيريس) على خفض عدد الكواكب إلى ثمانية. ومع ذلك ، فقد انتقد علماء الفلك مثل آلان ستيرن تعريف IAUs.
أكد ستيرن أن الكثير مثل بلوتو ، والأرض ، والمريخ ، والمشتري ، ونبتون لم يطهروا مناطقهم المدارية بالكامل. تدور الأرض حول الشمس بواسطة 10000 كويكب قريب من الأرض ، وهو ما يتعارض في تقدير ستيرن مع فكرة أنها قد أزال مدارها. في غضون ذلك ، يرافق كوكب المشتري 100000 كويكب طروادة ضخم على مساره المداري.
وهكذا ، في عام 2011 ، لا يزال ستيرن يشير إلى بلوتو على أنه كوكب وقبل الكواكب القزمة الأخرى مثل سيريس وإيريس ، وكذلك الأقمار الأكبر ، ككواكب إضافية. ومع ذلك ، عارض علماء فلك آخرون هذا الرأي بقولهم إنه بعيدًا عن عدم مسح مداراتهم ، تتحكم الكواكب الرئيسية تمامًا في مدارات الأجسام الأخرى داخل منطقتها المدارية.
نقطة خلاف أخرى هي تطبيق هذا التعريف الجديد على كواكب خارج النظام الشمسي. لا يمكن لتقنيات تحديد الأجسام خارج المجموعة الشمسية بشكل عام تحديد ما إذا كان الجسم قد 'أزال مداره' ، إلا بشكل غير مباشر. ونتيجة لذلك ، تم وضع تعريف 'فعال' منفصل للكواكب خارج المجموعة الشمسية بواسطة IAU في عام 2001 ويتضمن معيارًا مفاده أن 'الحد الأدنى من الكتلة / الحجم المطلوب لجسم خارج المجموعة الشمسية يجب أن يكون هو نفسه المستخدم في النظام الشمسي.'
تعد كيفية تطبيق تعريف IAU الحالي على الكواكب الخارجية مصدرًا للجدل للعديد من علماء الفلك. الائتمان: phl.upl.edu
وبعيدًا عن محتوى قرار الاتحاد الفلكي الدولي ، هناك أيضًا الجدل الدائر حول عملية القرار نفسها. بشكل أساسي ، تضمن التصويت النهائي نسبة صغيرة نسبيًا من الجمعية العامة IAU - 425 من 9000 ، أو أقل من 5 ٪. كان هذا جزئيًا بسبب توقيت التصويت ، الذي حدث في اليوم الأخير من الحدث الذي استمر عشرة أيام عندما غادر العديد من الأعضاء بالفعل.
ومع ذلك ، يؤكد مؤيدو القرار أن أخذ عينة من 400 ممثل من أصل 9000 من السكان ينتج إحصائيًا نتيجة بدقة جيدة. Ergo ، حتى لو صوت 4-5 ٪ فقط من الأعضاء لصالح إعادة تصنيف بلوتو ، فإن حقيقة أن غالبية الأعضاء المذكورين وافقوا يمكن اعتبارها عينة من رأي IAU ككل.
هناك أيضًا مشكلة العديد من علماء الفلك الذين لم يتمكنوا من حضور المؤتمر أو الذين اختاروا عدم القيام برحلة إلى براغ. أوضحت عالمة الفلك مارلا جها أيضًا أنه لم يكن هناك حاجة إلى جميع أعضاء الاتحاد للتصويت على مسألة التصنيف ، وأنه يجب فقط إشراك أولئك الذين يرتبط عملهم مباشرة بدراسات الكواكب.
أخيرًا ، أعلنت وكالة ناسا أنها ستستخدم الإرشادات الجديدة التي وضعها الاتحاد الفلكي الدولي ، والتي تشكل تأييدًا أو قبولًا على الأقل لموقف IAU. ومع ذلك ، فإن الجدل الدائر حول قرار عام 2006 لم ينته بأي حال من الأحوال ، ويمكننا أن نتوقع المزيد من التطورات على هذه الجبهة حيث تم العثور على المزيد من 'الكواكب القزمة' وتحديدها.
إن فهم ما هو كوكب قزم وفقًا لـ IAU أمر سهل بما فيه الكفاية ، ولكن جعل النظام الشمسي مناسبًا لنظام تصنيف ثلاثي المستويات سيثبت أنه صعب بشكل متزايد مع زيادة فهمنا للكون ونحن قادرون على رؤية أبعد وأبعد في الفضاء.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول الكواكب القزمة لـ Universe Today. هذا واحد عن عالم الأقزام ، وها هو واحد في لماذا لم يعد بلوتو كوكبًا .
يحتوي Astronomy Cast أيضًا على حلقة عن الكواكب القزمة. استمع هنا، الحلقة 194 .
لمزيد من المعلومات ، تحقق من وكالة ناسا نظرة عامة على النظام الشمسي: الكواكب القزمة ، ال دليل استكشاف النظام الشمسي على الكواكب القزمة و مايك براون صفحة كوكب القزم .
فيما يلي قائمة بجميع الكواكب القزمة المعروفة وأقمارها. نأمل أن تجد ما تبحث عنه:
الكواكب القزمة المعترف بها:
الكواكب القزمة المحتملة: