Отличать карликовые планеты от «обычных» оказалось для астрономов трудной задачей.
В августе 2006 г. было принято определение, которое, однако, применимо только в Солнечной системе. Договорились, что планета — это небесное тело, которое (а) обращается вокруг Солнца, (б) имеет достаточную массу для того, чтобы собственное его тяготение превосходило твердотельные силы и тело могло принять близкую к сферической форму и (в) очистило окрестности своей орбиты. Под это определение не подходит Плутон, и поэтому он сейчас считается карликовой планетой. То же самое верно и в отношении Цереры — самого крупного объекта в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Но это новое определение все еще остается предметом споров. Некоторые астрономы считают его слишком неточным, потому что оно не содержит критериев описания «окрестностей» планеты, а также не уточняет, в каком случае следует считать эти окрестности «очищенными». Они также отмечают, что по всей Солнечной системе носятся мелкие небесные тела.
На рисунке. На иллюстрации изображены основные небесные тела нашей Солнечной системы в одном масштабе. Справа от Солнца сверху вниз расположены Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун вместе с их крупнейшими спутниками. В самом низу расположена карликовая планета Плутон вместе со своим спутником.
Определение
Определение карликовой планеты звучит как: небесное тело, не являющееся спутником, вращающееся вокруг звезды, имеющее достаточную массу, чтобы принять форму шара с помощью гравитации, но не способное очищать свою орбиту от различного космического мусора и планетезималей.
Данный термин весьма размыт и неточен, отчего вызывает массу споров в научном сообществе. Точно известно, что карликовая планета НЕ является ни планетой, ни спутником.
Размер и масса
Для принятия формы шара, сплюснутого у полюсов, необходимо, чтобы гравитация небесного тела была достаточно сильной, чтобы влиять на его округление. Ее внутреннее давление в итоге делает поверхность более пластичной, выравнивает возвышенности, наполняет глубокие впадины. Особо мелкие небесные тела, типа астероидов, не могут себе такого позволить. Их гравитация слишком мала, чтобы поддерживать округлую форму.
Максимально близкими к карликовым планетам являются сфероиды – тела, длинной в пару километров, гравитация которых уже значительно больше простых астероидов, но все еще не достаточная, чтобы принять правильную форму. Думаю, всем понятно, что чем больше размер и масса небесного тела, тем быстрее повышается его внутреннее давление. Оно растет до тех пор, пока не станет превышать внутреннюю силу сжатия. Тогда объект и округляется на столько, на сколько это возможно. Так и появляется карликовая планета, которая по сути просто большой кусок камня в поясе астероидов, типа Цереры.
Однако вращение планеты вокруг собственной оси может влиять на ее округлость. Если она не вращается, она будет оставаться ровной сферой. Вращение же заставит ее слегка вытянуться. И чем быстрее оно будет происходить, тем больше тело будет вытягиваться. Ярчайший пример быстрого вращения – Хаумеа.
Пределы размеров карликовых планет четко не определены. Минимальный размер и масса небесного тела для превращения его в карликовую планету должно быть достаточным для достижения гидростатического равновесия. И для каждого небесного тела этот порог свой из-за разных составов и происхождения.
Жесткие силикаты, например, достигают этого равновесия только при размерах больше полутысячи километров. Не на столько жесткие объекты могут сделать это и после достижения размеров более 300км. Поэтому и нет точных стандартов размера и массы карликовых планет. И принадлежность небесного тела к таким объектам выясняется больше по его форме.
Основные отличия карликовой от земной группы планет
Отличие этих планет от Земной группы заключается в неспособности космического объекта расчистить перед собой путь, то есть другие, такие как Сатурн или Марс могут своей массой расчистить путь перед собой на своей орбите. В отличии от крупных, эти планеты как правило, пересекают своими орбитами места скопления других космических тел, например Пояс Койпера.
На сегодняшний день астрономы сумели обнаружить и классифицировать пять подобных объектов это:
- Плутон (всем известная планета, которая на заседании МОС в 2006 году, переквалифицировалась с планеты в карликовую).
- Церера — карликовая планета между Марсом и Юпитером в поясе астероидов.
- Макемаке — мало изучена, третья по величине карликовая планета в передах Солнечной системы.
- Хаумеа — необычна очень быстрым вращением вокруг своей оси.
- Эрида — по массе является второй карликовой планетой после Плутона, хотя возможно и первая данные уточняются.
Впрочем, по мнению некоторых ученых, Солнечная система может содержать в себе около 100 и более небольшие карликовые планеты, просто их еще не обнаружили.
Международный астрономический союз обозначил планеты находящиеся за орбитой Нептуна, как «Плутойды».
Так считается, что Эрида, которая вращается вокруг Солнца далеко за орбитой Нептуна, становится плутойдом, а Церера из Пояса астероидов становится карликовой планетой.
К содержанию
Очищение орбиты
Одного гидростатического равновесия оказалось мало для подведения суждений о небесном теле. Поэтому ученые решили изучать еще и их способность к очищению собственной орбиты. Говоря простым языком, планеты должны уметь убирать мелкие объекты в окрестностях рядом с собой, сталкиваясь с ними или захватывая гравитацией. Карликовые планеты такой способностью не обладают.
Для определения вероятности успешного очищения небесным телом своей орбиты придумали особый параметр, который показывает вероятность столкновения его с другими объектами. Американские астрономы даже предлагали использовать данный параметр, чтобы наконец определить границу между обычными планетами и карликовыми.
Признанные и возможные карликовые планеты
Признанных карликовых планет в Солнечной системе пока пять: всем известные Плутон и Церера, описанная выше вытянутая Хаумеа, а еще Эрис и Макемаке. Но лишь первые два представителя этого списка достаточно тщательно изучались, чтобы полноценными членами клуба карликовых планет.
Есть еще несколько возможных кандидатов на это звание. Среди них: Седна, Орк и Квавар. Список на самом деле гораздо больше, около 40, и в основном эти объекты располагаются в поясе Койпера. Исключением является лишь Седна.
Ученые говорят, что в поясе Койпера могут располагаться еще около двух сотен карликовых планет, а за ним их и вовсе может быть тысячи.
Карликовые планеты
Карликовые планеты
Эта группа небесных тел пока что остается наименее изученной ввиду их удаленности от центра нашей системы, но благодаря постоянному развитию технологий астрономы постоянно восполняют пробелы в своих знаниях. 2003-2005 года были довольно «урожайными» на открытия. Современные технологии позволяет увидеть даже самый удалённый объект.
Плутон
Полумесяц Плутона
Один из самых маленьких объектов Солнечной системы, радиусом всего 1153 км. Период обращения по орбите вокруг Солнца составляет 90 613 суток (около 248 лет), а оборот вокруг своей оси занимает 6,4 земных суток. Несколько десятилетий с момента открытия в 1930 году считался девятой планетой, пока в 2006 году астрономы не пришли к выводу, что его всё-таки стоит причислить к карликовым планетам в поясе Койпера, получившим своё название после открытия в 2005 году нескольких подобных Плутону объектов.
Спутников, сопровождающих его, на данный момент известно 5 – Харон, крупнейший из них, Кербер, Никта, Стикс и Гидра. Орбита этой карликовой планеты эллиптическая, вытянута довольно сильно.
Лишь несколько лет назад учёным удалось измерить температуру на поверхности этого небесного тела. 14 июля 2020 года космический аппарат Новые Горизонты совершил близкий пролет вблизи Плутона и передал множество данных и фотографий о нем.
Хаумеа
Снимок Хаумеи со спутниками
Самая быстровращающаяся из всех планет, известных на сегодняшний день в нашей системе – один оборот вокруг собственной оси занимает всего 4 часа, в то же время как полный облёт Солнца занимает 102937 суток (почти 282 года). Один из самых маленьких объектов, средний радиус составляет всего 718 км, при этом, в отличие от остальных небесных тел, обладает неправильной, как бы сплюснутой, формой. При этом имеется и 2 спутника – Хииака и Намака.
Макемаке
Макемаке, вид в телескоп Хаббл
Размер третьей по величине до сих пор не известен точно. Предполагается, что средний радиус приблизительно равен 740 с точностью до 17 км. Зато продолжительность года на ней удалось установить довольно точно — 111867 суток (что примерно равно 306 годам). Спутников на её орбите не обнаружено.
Эрида
Снимок Эриды со спутником
Один из самых больших объектов пояса Койпера лишь ненамного превосходит Плутон – 1163 км. Оборот вокруг Солнца занимает 205 029 сут (чуть больше, чем 561 год).
Обнаружившие её ученые в 2005 году изначально были уверены, что открыли 10 планету солнечной системы, но впоследствии она была признана карликовой планетой.
Открытие этого небесного тела, можно сказать, положило начало новой эры для астрономии, поскольку именно факт её открытия положил начало многочисленным спорам о статусе Плутона.
Церера
Цветной снимок Цереры
Примечательна тем, что еще совсем недавно была в разряде астероидов и занимала среди них первое место по размеру. Продолжительность года, по сравнению с другим удаленными карликовыми планетами — смехотворна, всего 4,6 года.
В сравнении с другими, ее диаметр не столь впечатляет и составляет 975×909 км. Период вращения вокруг оси имеет продолжительность около 0,3781 суток. У Цереры спутники не обнаружены.
Разногласия
Принятие определения о том, что такое карликовая планета в 2006-ом потянуло за собой всяческие разногласия между разными учеными. Кто-то голосовал за то, что планет в Солнечной системе должно быть только восемь, другие говорили, что данное определение некорректно.
Противников этого определения можно понять, потому что ровно, как и Плутон, так и Земля, и некоторые другие планеты Солнечной системы не до конца очищают окрестности собственных орбит. Рядом с Землей вращаются вокруг звезды еще несколько тысяч астероидов, избавиться от которых она не может. А около орбиты Юпитера таких небесных тел и вовсе сотни тысяч.
Ответным аргументом на это противоречие было то, что планеты пусть и не до конца могут очистить свои окрестности, но при этом они целиком и полностью могут контролировать орбиты более мелких тел в своей орбитальной зоне.
Также это определение не позволяет классифицировать объекты вне Солнечной системы. Невозможно точно определить, очищает ли внесолнечное тело окрестности собственной орбиты или нет. Точного определения так и не было дано, но были заданы минимальные рамки размеров и массы тел вне нашей системы, которые позволят считать его планетой. Общепринято, что эти параметры должны быть такими же, какие установлены для планет Солнечной системы. И это определение кажется еще более сомнительным, чем термин карликовых планет. Потому что высказываться по поводу небесных тел, основываясь на такой маленькой выборке из восьми объектов, как-то ненаучненько.
Как вы уже поняли, не все ученые, являющиеся членами MAC (организации, принимавшей данное решение) высказались в пользу термина карликовых планет. Однако определение все же прижилось, хоть споры о нем ведутся до сих пор. Аналогично минимальным требованиям для определения планеты, термин карликовых планет также основан на слишком маленькой выборке, поэтому, возможно, более точное их описание будет тогда, когда астрономы обнаружат их гораздо больше.
Другие кандидаты
Уже известны несколько десятков тел, которые потенциально могут квалифицироваться как карликовые планеты. Из таких объектов в таблице ниже перечислены те, чей диаметр наиболее вероятно больше или около 600 км (в том числе первые 6 из них называются главными кандидатами первооткрывателями крупнейших из недавно открытых транснептуновых объектов Майклом Брауном, Чедвиком Трухильо и другими ключевыми исследователями и экспертами):
Вероятные претенденты на статус карликовой планеты
| Название | Категория | Диаметр, км | Масса, ·1018 кг |
| 2007 OR10 | Объект рассеянного диска | ~1535[8] | неизвестна |
| Квавар | Кьюбивано в поясе Койпера | 1074—1170 | 1400±100 |
| 2002 MS4 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~934 | неизвестна |
| Орк | Плутино в поясе Койпера | 917—946 | 636,1±3,3 |
| Салация | Кьюбивано в поясе Койпера | ~921 | 466±22 |
| 2015 KH162[9] | Кьюбивано в поясе Койпера | 400—800 | неизвестна |
| 2013 FY27 | Объект рассеянного диска | ~733 | неизвестна |
| Варуна | Кьюбивано в поясе Койпера | 722 | ~590 |
| 2002 UX25 | Кьюбивано в поясе Койпера | 681—910 | 125±3 |
| Иксион | Плутино в поясе Койпера | ~650 | 580 |
| 2002 AW197 | Кьюбивано в поясе Койпера | 626—850 | ~410 |
| 2005 UQ513 | Кьюбивано в поясе Койпера | 550—1240 | неизвестна |
| Варда | Кьюбивано в поясе Койпера | 500—1130 | 266,4±6,4 |
| 2005 RN43 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~730 | неизвестна |
| 2003 VS2 | Плутино в поясе Койпера | ~725 | неизвестна |
| 2007 JJ43 | Неизвестна (пояс Койпера) | 609—730 | неизвестна |
| 2004 GV9 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~677 | неизвестна |
| 2002 TC302 | Объект рассеянного диска | 590—1145 | 1500 |
| 2003 AZ84 | Плутино в поясе Койпера | 573—727 | неизвестна |
| 2004 XA192 | Кьюбивано в поясе Койпера | 420—940 | неизвестна |
| 2010 RE64 | Кьюбивано в поясе Койпера | 380—860 | неизвестна |
| 2010 RF43 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~613 | неизвестна |
| Хаос | Кьюбивано в поясе Койпера | ~600 | неизвестна |
| 2007 UK126 | Объект рассеянного диска | ~600 | неизвестна |
| 2003 UZ413 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~591 | неизвестна |
| 2006 QH181 | Объект рассеянного диска | 460—1030 | неизвестна |
| 2010 EK139 | Объект рассеянного диска | 470—1000 | неизвестна |
| 2010 KZ39 | Объект рассеянного диска | 440—980 | неизвестна |
| 2001 UR163 | Объект рассеянного диска | ~636 | неизвестна |
| 2010 FX86 | Объект рассеянного диска | ~598 | неизвестна |
| 2013 FZ27 | Объект рассеянного диска | ~595 | неизвестна |
| 2012 VP113 | Объект рассеянного диска | ~595 | неизвестна |
| 2008 ST291 | Объект рассеянного диска | ~583 | неизвестна |
| 2005 RM43 | Объект рассеянного диска | ~580 | неизвестна |
| 1996 TL66 | Объект рассеянного диска | 575±115 | 200 |
| 2004 XR190 «Баффи» | Объект рассеянного диска | 425—850 | 60—480 |
| 2004 NT33 | Кьюбивано в поясе Койпера | 423—580 | неизвестна |
| 2004 UM33 | Кьюбивано в поясе Койпера | 340—770 | неизвестна |
| 2002 XW93 | Объект рассеянного диска | 565—584 | неизвестна |
| 2004 TY364 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~554 | неизвестна |
| 2002 XV93 | Плутино в поясе Койпера | ~549 | неизвестна |
Статус Харона, который сейчас рассматривается как спутник Плутона, остаётся неокончательным, так как в настоящее время нет точного определения по разграничению планет со спутником от двойных планетных систем. Проект резолюции (5)[10], опубликованный МАС, указывает, что Харон может рассматриваться как планета, потому что:
- Харон сам по себе удовлетворяет критериям по размерам и форме для статуса карликовой планеты.
- Харон, по причине его большой массы по сравнению с Плутоном, обращается с Плутоном вокруг общего центра масс, расположенного в космосе между Плутоном и Хароном, а не вокруг точки, находящейся внутри Плутона.
Этого определения, однако, нет в окончательном решении МАС. Неизвестно также, появится ли оно в будущем. Если подобное определение будет одобрено, Харон будет рассматриваться как карликовая (двойная) планета. Для скорейшего решения этого вопроса сейчас обсуждается принятие в качестве дополнительного критерия — приливной взаимозахват или синхронность вращения обоих компонентов двойной системы.
Помимо Харона и всех остальных кандидатов-транснептуновых объектов, три крупных объекта в поясе астероидов (Веста, Паллада и Гигея) должны будут классифицироваться как карликовые планеты, если окажется, что их форма определяется гидростатическим равновесием. К настоящему времени это убедительно не доказано[11].
11 октября 2020 г. астрономы из американского Мичиганского университета заявили об открытии в Солнечной системе новой карликовой планеты. Ей присвоено название название 2014 UZ224. Впервые они обнаружили «карлика» ещё в 2014 г., однако на протяжении двух лет научная группа вела наблюдения за обнаруженным объектом. По расчетам ученых планета находится на расстоянии 38-180 астрономических единиц от Солнца. Полный оборот вокруг нашего светила планета-карлик совершает за 1136 лет[12][13].
