Zrozumienie ludzkości tego, co stanowi planetę, zmieniło się z czasem. Podczas gdy nasi najwybitniejsi magowie i uczeni kiedyś wierzyli, że świat jest płaskim dyskiem (lub zigguratem lub sześcianem), stopniowo dowiedzieli się, że w rzeczywistości jest on kulisty. W epoce nowożytnej zrozumieli, że Ziemia była zaledwie jedną z kilku planet w znanym Wszechświecie.
A jednak nasze wyobrażenia o tym, co stanowi planetę, wciąż ewoluują. Krótko mówiąc, nasza definicja planety była historycznie zależna od naszego układu odniesienia. Oprócz odkrywania planet pozasłonecznych, które przesunęły granice tego, co uważamy za normalne, astronomowie odkryli również nowe ciała na własnym podwórku, które zmusiły nas do opracowania nowych schematów klasyfikacji.
Historia tego terminu:
Dla starożytnych filozofów i uczonych planety słoneczne reprezentowały coś zupełnie innego niż to, co robią dzisiaj. Bez pomocy teleskopów planety wyglądały jak szczególnie jasne gwiazdy, które poruszały się względem gwiazd tła. Najwcześniejsze zapisy ruchów znanych planet pochodzą z II tysiąclecia pne, gdzie babilońscy astronomowie położyli podwaliny pod astronomię zachodnią i astrologię.
Należą do nich tabliczka Wenus Ammisaduqa, która skatalogowała ruchy Wenus. Tymczasem 7-wieczne tabletki BCE MUL.APIN ułożyły ruchy Słońca, Księżyca i znanych wówczas planet w ciągu roku (Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn). Tablice Enuma anu Enlil, datowane również na VII wiek p.n.e., były zbiorem wszystkich wróżb przypisywanych zjawiskom niebieskimi i ruchom planet.
W klasycznej starożytności astronomowie przyjęli nową koncepcję planet jako ciał orbitujących wokół Ziemi. Podczas gdy niektórzy opowiadali się za układem heliocentrycznym - takim jak astronom z III wieku pne Arystarch z Samos i astronom z 1 wieku pne Seleucus z Seleucji - geocentryczny obraz Wszechświata pozostał najczęściej akceptowanym. Astronomowie zaczęli również tworzyć modele matematyczne do przewidywania ich ruchów w tym czasie.
Kulminacją tego był II wiek n.e. publikacją Ptolemeusza (Klaudiusz Ptolemaeus) Almagest, który stał się astronomicznym i astrologicznym kanonem w Europie i na Bliskim Wschodzie przez ponad tysiąc lat. W tym systemie wszystkie znane planety i ciała (nawet Słońce) obracały się wokół Ziemi. W następnych stuleciach indyjscy i islamscy astronomowie dodawali do tego systemu na podstawie swoich obserwacji nieba.
Do czasu rewolucji naukowej (ok. 15–18 wieku) definicja planety zaczęła się zmieniać. Dzięki Mikołajowi Kopernikowi, Galileuszowi Galileuszowi i Johannesowi Keplerowi, którzy zaproponowali i udoskonalili heliocentryczny model Układu Słonecznego, planety zostały zdefiniowane jako obiekty, które krążą wokół Słońca, a nie Ziemi. Wynalezienie teleskopu doprowadziło również do lepszego zrozumienia planet i ich podobieństwa z Ziemią.
Od XVIII do XX wieku odkryto niezliczone nowe obiekty, księżyce i planety. Obejmowały one Ceres, Westę, Pallas (i Główny Pas Asteroid), planety Uran i Neptuna oraz księżyce Marsa i gazowych gigantów. A potem w 1930 roku Plutona odkrył Clyde Tombaugh, który został wyznaczony jako 9. planeta Układu Słonecznego.
Przez cały ten okres nie istniała żadna formalna definicja planety. Ale przyjęto konwencję, w której planeta była używana do opisania każdego „dużego” ciała, które krążyło wokół Słońca. To i konwencja 9-planetowego Układu Słonecznego pozostanie na miejscu do 21 wieku. Do tego czasu liczne odkrycia w obrębie Układu Słonecznego i poza nim doprowadziłyby do żądania formalnej definicji.
Grupa robocza ds. Planet pozasłonecznych:
Podczas gdy astronomowie od dawna utrzymywali, że inne układy gwiezdne miałyby swój własny system planet, pierwsze doniesienie o odkryciu planety poza Układem Słonecznym (inaczej planeta pozasłoneczna lub egzoplaneta) miało miejsce dopiero w 1992 roku. W tym czasie dwóch radioastronomów pracujący w Obserwatorium Arecibo (Aleksander Wolszczan i Dale Frail) ogłosili odkrycie dwóch planet krążących wokół pulsara PSR 1257 + 12.
Pierwsze potwierdzone odkrycie miało miejsce w 1995 r., Kiedy astronomowie z Uniwersytetu Genewskiego (Michel Mayor i Didier Queloz) ogłosili wykrycie 51 Pegasi. Pomiędzy połową lat 90. a rozmieszczeniem teleskopu kosmicznego Keplera w 2009 r. Większość planet pozasłonecznych była gigantami gazowymi, które były albo porównywalne pod względem wielkości i masy do Jowisza, albo znacznie większe (tj. „Super-Jowisze”).
Te nowe odkrycia doprowadziły Międzynarodową Unię Astronomiczną (IAU) do utworzenia Grupy Roboczej Planet Pozasłonecznych (WGESP) w 1999 roku. Zadaniem WGESP było „działanie jako centralny punkt międzynarodowych badań nad planetami pozasłonecznymi”. W wyniku trwających badań i wykrycia licznych ciał pozasłonecznych podjęto próby wyjaśnienia nomenklatury.
W lutym 2003 r. WGESP wskazał, że zmodyfikował swoje stanowisko i przyjął następującą „roboczą definicję” planety:
1) Obiekty o masach rzeczywistych poniżej masy granicznej termojądrowej syntezy deuteru (obecnie obliczanej jako 13 mas Jowisza dla obiektów metaliczności słonecznej), które krążą wokół gwiazd lub pozostałości gwiazd są „planetami” (bez względu na to, jak się utworzyły). Minimalna masa / rozmiar wymagany do uznania pozasłonecznego obiektu za planetę powinien być taki sam, jak w naszym Układzie Słonecznym.
2) Obiekty substytucyjne o masach rzeczywistych powyżej masy granicznej termojądrowej fuzji deuteru są „brązowymi karłami”, bez względu na to, jak powstały i gdzie się znajdują.
3) Swobodnie unoszące się obiekty w młodych gromadach gwiazd o masach poniżej masy granicznej termojądrowej syntezy deuteru nie są „planetami”, ale „sub-brązowymi karłami” (lub jakikolwiek inny najbardziej odpowiedni tytuł).
Według stanu na 22 stycznia 2017 r. Potwierdzono ponad 2000 odkryć egzoplanet, przy czym 3565 kandydatów na egzoplanetę wykryto w 2675 układach planetarnych (w tym 602 układach wielokrotnych).
Rezolucja IAU 2006:
Na początku do połowy XXI wieku dokonano licznych odkryć w Pasie Kuipera, które również stymulowały debatę na temat planety. Zaczęło się to od odkrycia Sedny w 2003 r. Przez zespół astronomów (Michael Brown, Chad Trujillo i David Rabinowitz) pracujących w Obserwatorium Palomar w San Diego. Bieżące obserwacje potwierdziły, że ma ona średnicę około 1000 km i jest wystarczająco duża, aby uzyskać równowagę hydrostatyczną.
Następnie w 2005 r. Odkryła Eris - jeszcze większy obiekt (o średnicy ponad 2000 km) - ponownie zespół składający się z Browna, Trujillo i Rabinowitza. Potem nastąpiło odkrycie Makemake tego samego dnia, a Haumea kilka dni później. Inne odkrycia dokonane w tym okresie to Quaoar w 2002 r., Orcus w 2004 r. I OR10 w 2007 r. W 2007 r.
Odkrycie kilku obiektów poza orbitą Plutona, które były wystarczająco duże, aby mogły być sferyczne, doprowadziło w imieniu IAU do przyjęcia formalnej definicji planety. Do października 2005 r. Grupa 19 członków IAU zawęziła wybór do krótkiej listy trzech cech. Obejmowały one:
- Planeta to dowolny obiekt na orbicie wokół Słońca o średnicy większej niż 2000 km. (11 głosów za)
- Planeta to dowolny obiekt na orbicie wokół Słońca, którego kształt jest stabilny dzięki własnej grawitacji. (osiem głosów za)
- Planeta to każdy obiekt na orbicie wokół Słońca dominujący w jej bezpośrednim sąsiedztwie. (sześć głosów za)
Po nieosiągnięciu konsensusu komisja postanowiła poddać te trzy definicje szerszemu głosowaniu. Miało to miejsce w sierpniu 2006 r. Na 26. Zgromadzeniu Ogólnym IAU w Pradze. 24 sierpnia problem został poddany ostatecznemu projektowi głosowania, co spowodowało przyjęcie nowego schematu klasyfikacji, mającego na celu rozróżnienie planet i mniejszych ciał. Obejmowały one:
(1) „Planeta” jest ciałem niebieskim, które (a) znajduje się na orbicie wokół Słońca, (b) ma wystarczającą masę, aby jej grawitacja mogła pokonać sztywne siły ciała, tak że przyjmuje kształt równowagi hydrostatycznej (prawie okrągły) oraz (c) wyczyścił okolicę wokół swojej orbity.
(2) „Planeta karłowata” to ciało niebieskie, które (a) znajduje się na orbicie wokół Słońca, (b) ma wystarczającą masę, aby jego grawitacja mogła pokonać sztywne siły ciała, tak że przyjmuje równowagę hydrostatyczną (prawie okrągłą) kształt, (c) nie wyczyścił sąsiedztwa wokół swojej orbity, a (d) nie jest satelitą.
(3) Wszystkie inne obiekty, z wyjątkiem satelitów, krążące wokół Słońca, będą wspólnie zwane „małymi ciałami Układu Słonecznego”.
Zgodnie z tą rezolucją IAU wyznaczyło Plutona, Eris i Ceres do kategorii „planety karłowatej”, podczas gdy inne Obiekty Transn Neptunian (TNO) pozostały wówczas niezgłoszone. Ten nowy schemat klasyfikacji wzbudził wiele kontrowersji i niektóre protesty ze strony społeczności astronomicznej, z których wielu zakwestionowało kryteria jako niejasne i dyskusyjne w zakresie ich zastosowania.
Na przykład wielu zakwestionowało pomysł, aby planeta oczyściła swoje sąsiedztwo, powołując się na istnienie obiektów w pobliżu Ziemi (NEO), asteroidów trojańskich Jowisza i innych przypadków, w których duże planety dzielą swoją orbitę z innymi obiektami. Przeciwdziała im jednak argument, że te duże ciała nie dzielą swoich orbit z mniejszymi obiektami, ale dominują i przenoszą je na swoich orbitach.
Kolejnym punktem spornym była kwestia równowagi hydrostatycznej, czyli punktu, w którym planeta ma wystarczającą masę, że zapadnie się pod wpływem własnej siły grawitacji i stanie się sferyczna. Miejsce, w którym ma to miejsce, pozostaje całkowicie niejasne, dlatego niektórzy astronomowie kwestionują uwzględnienie go jako kryterium.
Ponadto niektórzy astronomowie twierdzą, że te nowo przyjęte kryteria są użyteczne tylko w zakresie, w jakim dotyczy to planet słonecznych. Ale jak wykazały badania egzoplanet, planety w innych układach gwiezdnych mogą się znacznie różnić. W szczególności odkrycie licznych „Super Jowiszów” i „Super Ziemi” wprowadziło w błąd konwencjonalne pojęcia tego, co jest uważane za normalne dla układu planetarnego.
W czerwcu 2008 r. Komitet wykonawczy IAU ogłosił ustanowienie podklasy planet karłowatych w nadziei dalszego wyjaśnienia definicji. Obejmując niedawno odkryte TNO, ustanowili termin „plutoidy”, który odtąd obejmowałby Plutona, Eris i wszelkie inne przyszłe planety karłowate transneptunowe (z wyłączeniem Ceres). Z czasem Haumea, Makemake i inne TNO zostały dodane do listy.
Pomimo tych wysiłków i zmian w nomenklaturze dla wielu problem pozostaje daleki od rozwiązania. Co więcej, możliwe istnienie Planety 9 w zewnętrznym Układzie Słonecznym zwiększyło wagę dyskusji. A gdy nasze badania nad egzoplanetami będą kontynuowane - a misje bez załogi (a nawet załogi) zostaną wprowadzone do innych układów gwiezdnych - możemy spodziewać się, że debata wejdzie w zupełnie nową fazę!
W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów o planetach. Oto, ile jest planet w Układzie Słonecznym ?, Jakie są planety Układu Słonecznego, Planety naszego Układu Słonecznego w porządku wielkości, Dlaczego Pluton nie jest już planetą, Dowody wciąż się wspinają na dziewiątą planetę i co są planety pozasłoneczne ?.
Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z tym artykułem z Scientific American, What is a Planet? Oraz archiwum wideo z IAU.
Astronomy Cast ma odcinek o kryzysie tożsamości planetarnej Plutona.
Źródła:
- NASA: Eksploracja Układu Słonecznego - Planety
- Wikipedia - Definicja planety
- IAU - Zgromadzenie Ogólne 2006
