De term "dwergplaneet" heeft de afgelopen jaren een ongekende populariteit gewonnen. Als onderdeel van een drievoudige categorisering van objecten in een baan om de zon, werd de term in 2006 aangenomen vanwege de ontdekking van objecten buiten de baan van Neptunus, vergelijkbaar in grootte met Pluto. Sindsdien is het gebruikt om veel objecten in het zonnestelsel te beschrijven, waardoor het oude classificatiesysteem, dat negen planeten had, werd omvergeworpen.
Ook heeft deze term verwarring en controverse veroorzaakt, in het bijzonder in verband met de toepassing ervan op lichamen zoals Pluto. Desalniettemin erkent de Internationale Astronomische Unie (IAU) vijf lichamen in ons zonnestelsel als dwergplaneten, de komende jaren zullen er nog zes worden geïdentificeerd en mogelijk bevinden zich ongeveer 200 van dergelijke lichamen in de Kuipergordel.
Definitie
Volgens de definitie die de IAU in 2006 heeft aangenomen, is een dwergplaneet 'een hemellichaam in een baan om een ster dat massief genoeg is om door zijn eigen zwaartekracht te worden rondgedraaid, maar het dichtstbijzijnde gebied van planetesimalen niet vrijgeeft en geen satelliet is. Bovendien moet het voldoende massa hebben om de druksterkte te overwinnen en een hydrostatisch evenwicht te bereiken."
In wezen verwijst de term naar elk planetair massa-object dat noch een planeet noch een natuurlijke satelliet is die aan twee basiscriteria voldoet. Ten eerste moet het zich in een directe baan om de zon bevinden en niet de maan rond een ander lichaam. Ten tweede moet het massief genoeg zijn om onder invloed van zijn eigen zwaartekracht een bolvorm aan te nemen. En, in tegenstelling tot een planeet, hoeft hij de omgeving rond zijn baan niet op te ruimen.
Grootte en gewicht
Promotie video:
Om een lichaam te kunnen afronden, moet het zo groot zijn dat de zwaartekracht de dominante kracht wordt die de vorm van het lichaam beïnvloedt. De inwendige druk die door deze massa wordt gegenereerd, zal ertoe leiden dat het oppervlak plastisch wordt, hoge stijgingen gladmaakt en depressies opvult. Kleine lichamen met een diameter van minder dan een kilometer doen dit niet (zoals asteroïden), ze worden bestuurd door krachten buiten hun eigen zwaartekracht, die de neiging hebben om onregelmatige vormen te behouden.
De grootste bekende trans-Neptunische objecten (TNO)
Ondertussen nemen lichamen met een doorsnede van enkele kilometers - wanneer de zwaartekracht significant is, maar niet dominant - de vorm aan van een sferoïde of "aardappel". Hoe groter het lichaam, hoe hoger de inwendige druk totdat deze voldoende wordt om de inwendige samendrukkende kracht te overwinnen en een hydrostatisch evenwicht te bereiken. Op dit punt wordt het lichaam zo rond als het maar kan zijn, gezien zijn rotatie- en getijdeneffecten. Dit is de definitie van de limiet van een dwergplaneet.
Rotatie kan echter ook de vorm van de dwergplaneet beïnvloeden. Als het lichaam niet draait, wordt het een bol. Hoe sneller het draait, hoe langwerpiger of veelzijdiger het zal worden. Een extreem voorbeeld hiervan is Haumea, dat aan de hoofdas bijna twee keer zo lang is als aan de polen. De getijdekrachten zorgen er ook voor dat de rotatie van het lichaam geleidelijk wordt geblokkeerd en het lichaam aan één kant van de metgezel blijft. Een extreem voorbeeld van een dergelijk systeem is Pluto - Charon, beide lichamen zijn netjes onderling opgesloten.
De IAU bepaalt niet de boven- en ondergrenzen voor de grootte en massa van dwergplaneten. Hoewel de ondergrens wordt bepaald door het bereiken van een hydrostatische evenwichtsvorm, hangt de grootte of massa waarmee dit object die vorm bereikt af van de samenstelling en thermische geschiedenis.
Zo moeten lichamen gemaakt van harde silicaten (zoals rotsachtige asteroïden) een hydrostatisch evenwicht bereiken met een diameter van ongeveer 600 kilometer en een massa van 3,4 x 10 ^ 20 kg. Voor een minder stijve carrosserie gemaakt van waterijs zal deze limiet dichter bij 320 km en 10 ^ 19 kg liggen. Als gevolg hiervan is er momenteel geen specifieke standaard voor het definiëren van een dwergplaneet op basis van zijn grootte of massa, maar in plaats daarvan wordt deze meestal gedefinieerd op basis van zijn vorm.
Orbitale positie
Naast het hydrostatische evenwicht hebben veel astronomen erop aangedrongen een lijn te trekken tussen planeten en dwergplaneten op basis van hun onvermogen om 'de omgeving van hun baan vrij te maken'. Kortom, planeten kunnen kleinere lichamen in de buurt van hun banen verwijderen door botsing, vangst of verstoring door de zwaartekracht, terwijl dwergplaneten niet de benodigde massa hebben om dit te bereiken.
Om de waarschijnlijkheid te berekenen dat een planeet zijn baan zal vrijmaken, presenteerden planetaire wetenschappers Alan Stern en Harold Levinson een parameter die ze aanduiden met de letter "lambda".
Deze parameter drukt de kans op een botsing uit, afhankelijk van de gegeven afwijking van de baan van het object. De waarde van deze parameter in het Stern-model is evenredig met het kwadraat van de massa en omgekeerd evenredig met de tijd en kan worden gebruikt om het potentieel van een lichaam te schatten om de omgeving van zijn baan vrij te maken.
Astronomen zoals Stephen Soter, een wetenschapper aan de New York University en een fellow bij het American Museum of Natural History, stellen voor om deze parameter te gebruiken om een lijn te trekken tussen planeten en dwergplaneten. Soter stelde ook een parameter voor die hij de planetaire discriminant noemt - aangeduid met de letter mu - die wordt berekend door de massa van een lichaam te delen door de totale massa van andere objecten in dezelfde baan.
Erkende en mogelijke dwergplaneten
Er zijn momenteel vijf dwergplaneten: Pluto, Eris, Makemake, Haumea en Ceres. Ceres en Pluto alleen zijn voldoende waargenomen om onbetwistbaar in deze categorie te vallen. De IAU oordeelde dat naamloze trans-Neptuniaanse objecten (TNO's) met een absolute magnitude helderder dan +1 (en wiskundig beperkt tot een minimale diameter van 838 km) geclassificeerd moesten worden als dwergplaneten.
Mogelijke kandidaten die momenteel in behandeling zijn, zijn Orc, 2002 MS4, Salazia, Kwavar, 2007 OR10 en Sedna. Al deze objecten bevinden zich in de Kuipergordel; met uitzondering van Sedna, die afzonderlijk wordt beschouwd - een aparte klasse van dynamische TNO's in het buitenste zonnestelsel.
Het is mogelijk dat er nog 40 objecten in het zonnestelsel zijn die met recht dwergplaneten kunnen worden genoemd. Er wordt geschat dat na bestudering tot 200 dwergplaneten in de Kuipergordel te vinden zijn, en buiten deze gordel kan hun aantal meer dan 10.000 bedragen.
Meningsverschillen
Meteen na het besluit van de IAU over de definitie van de planeet, gaven een aantal wetenschappers uiting aan hun onenigheid. Mike Brown (leider van de Caltech-groep die Eris ontdekte) stemt ermee in het aantal planeten terug te brengen tot acht. Een aantal astronomen zoals Alan Stern hebben echter kritiek geuit op de definitie van de IAU.
Stern stelt dat, net als Pluto, de aarde, Mars, Jupiter en Neptunus ook hun baanzones niet volledig vrijmaken. De aarde draait rond de zon met 10.000 bijna-aarde asteroïden, die volgens Stern in tegenspraak zijn met de opruiming van de baan van de aarde. Jupiter wordt ondertussen vergezeld door 100.000 Trojaanse asteroïden op zijn baanpad.
In 2011 noemde Stern Pluto een planeet en beschouwde hij andere dwergplaneten zoals Ceres en Eris, evenals grote manen, als complementaire planeten. Andere astronomen beweren echter dat, hoewel de grote planeten hun banen niet vrijmaken, ze de volledige controle hebben over de banen van andere lichamen binnen hun baanzone.
Een andere controversiële toepassing van de nieuwe definitie van planeten betreft planeten buiten het zonnestelsel. Methoden voor het detecteren van extrasolaire objecten bepalen niet direct of een object de baan vrijmaakt, alleen indirect. Als gevolg hiervan keurde de IAU in 2001 afzonderlijke ‘werkende’ definities voor planeten buiten het zonnestelsel goed, waaronder dit twijfelachtige criterium: ‘De minimale massa / grootte die nodig is om een planeet te beschouwen als een object buiten het solair, moet overeenkomen met de parameters die zijn geaccepteerd voor het zonnestelsel. '
Hoewel niet alle leden van de IAU voorstander waren van het aannemen van deze definitie van planeten en dwergplaneten, heeft NASA onlangs aangekondigd dat het nieuwe richtlijnen van de IAU zal gebruiken. Desalniettemin is het debat over het besluit van 2006 nog niet gestopt en we kunnen heel goed verdere ontwikkelingen op dit front verwachten wanneer meer "dwergplaneten" worden ontdekt en geïdentificeerd.
Het is vrij eenvoudig om een dwergplaneet te definiëren volgens IAU-normen, maar het inpassen van het zonnestelsel in een classificatiesysteem met drie niveaus zal moeilijker worden naarmate ons begrip van het universum zich uitbreidt.
Ilya Khel
