Геофизическое определение планеты - Википедия - Geophysical definition of planet

Под геофизический определение, любой планетно-массовый объект это планетарное тело. Определения различаются по поводу того, являются ли все планетные тела планеты.

Определения

В 2002, планетологи Алан Стерн и Гарольд Левисон предложил следующие алгоритм чтобы определить, удовлетворяет ли объект в космосе определению планетарного тела. Он был разработан с целью сохранить Плутон как планету.[1]

А планетарное тело определяется как любое тело в пространстве, которое удовлетворяет следующим проверяемым критериям верхней и нижней границы своей массы: если оно изолировано от внешних возмущений (например, динамических и тепловых), то тело должно:

  1. Иметь достаточно низкую массу, чтобы в кратчайшие сроки (в прошлом или настоящем) может ли он генерировать энергию внутри себя из-за любой самоподдерживающейся цепной реакции ядерного синтеза (иначе это было бы коричневый карлик или звезда). А также,
  2. Быть достаточно большим, чтобы его форма определялась в первую очередь силой тяжести, а не механической прочностью или другими факторами (например, поверхностным натяжением, скоростью вращения) менее чем за Время Хаббла, так что тело в этот период времени или быстрее достигнет состояния гидростатическое равновесие в его интерьере.

Они пояснили, что отличительной чертой планетности является коллективное поведение массы тела, которое преодолевает механическую силу и превращается в эллипсоид равновесия, форма которого определяется его собственной гравитацией, и что определение учитывает ранний период, в течение которого гравитация, возможно, еще не полностью проявила себя как доминирующая сила. Они разделили планетарные тела на следующие подклассы:

  • планеты, которые вращаются вокруг своих звезд напрямую
  • спутники планетарного масштаба, которых в Солнечной системе семь (Луна, Галилеевы спутники, Титан и Тритон, причем последний, по всей видимости, был «некогда самостоятельной планетой»)
  • несвязанные планеты, планеты-изгои между звездами
  • двойные планеты, в котором планета и массивный спутник вращаются вокруг точки между двумя телами (единственный пример в Солнечной системе - Плутон-Харон)

Кроме того, есть важные динамические категории:

  • überplanets орбиты звезд и достаточно динамично доминируют, чтобы очистить соседние планетезимали во время Хаббла
  • внепланеты, которые не могут очистить свое окружение, например, находятся на нестабильных орбитах или находятся в резонансе или на орбите более массивного тела. Они устанавливают границу на Λ = 1.

В версии алгоритма 2018 года все планетные тела определены как планеты. Он был адресован более широкой аудитории и был задуман как альтернатива IAU определение планеты. Он отметил, что планетологи находят другое определение «планеты» более полезным для своей области, так же как разные поля определяют «металл» по-разному. Для них планета - это:[2]

тело субзвездной массы, которое никогда не подвергалось ядерному синтезу и обладает достаточной гравитацией, чтобы быть круглым из-за гидростатического равновесия, независимо от его орбитальных параметров.

Согласно геофизическим определениям планеты, в Солнечной системе, по крайней мере, столько же спутников и карликовых планет, сколько классических планет, а, скорее всего, больше.

Геофизические планеты Солнечной системы

Число геофизических планет в Солнечной системе неизвестно. Во время определения IAU в 2006 году считалось, что предел, при котором ледяные астрономические тела, вероятно, будут находиться в гидростатическом равновесии, составляет около 400 км в диаметре, что предполагает наличие большого количества карликовых планет в Пояс Койпера и Разбросанный диск, что делает карликовые планеты самым распространенным типом планет в Солнечная система.[3] Однако с тех пор было показано, что ледяные луны диаметром до 1500 км не находятся в равновесии и что по крайней мере некоторые транснептуновые объекты диаметром от 900 до 1000 км даже не являются твердыми телами, что позволяет предположить, что может существовать только несколько карликовых планет в Солнечной системе. Изучение изображений космического корабля предполагает, что порог, при котором объект становится достаточно большим, чтобы его можно было преодолеть под действием собственной гравитации (будь то из-за чисто гравитационных сил, как в случае с Плутон и Титан, или усиленный приливным нагревом, как с Ио и Европа ) примерно порог геологической активности.[4] Однако есть исключения, такие как Каллисто и Мимас, которые имеют равновесные формы (исторические в случае Mimas), но не показывают признаков прошлой или настоящей геологической активности, и Энцелад, который геологически активен из-за приливного нагрева, но, по-видимому, в настоящее время не находится в равновесии.[5]

Сравнение с определением планеты IAU

Геофизические определения более или менее эквивалентны второму пункту IAU определение планеты. Определение Стерна 2018 года (но не его определение 2002 года) исключает первое предложение (о том, что планета находится на орбите вокруг Солнца) и третье предложение (о том, что планета имеет очистил окрестности вокруг своей орбиты). Таким образом, считается карликовые планеты и спутники с планетными массами как планеты. Пять тел в настоящее время признаны или названы МАС карликовыми планетами: Церера, Плутон (карликовая планета с самым большим известным радиусом),[6] Эрис (карликовая планета с наибольшей известной массой),[7] Хаумеа и Makemake, хотя на самом деле не было доказано, что последние три являются карликовыми планетами.[8]

Реакция на определение IAU

Геофизические определения планеты альтернативны определения того, что есть и что не является планетой.[9][10][2] Ранняя петиция, отвергающая определение МАС, собрала более 300 подписей, хотя не все критики поддержали геофизическое определение.[11][12][13] Сторонники геофизического определения показали, что такие представления о том, что такое планета, использовались планетологами в течение десятилетий и продолжались после того, как было установлено определение МАС, и что астероиды обычно рассматривались как «второстепенные» планеты, хотя их использование значительно различается. .[14][15] Многие критики решения МАС были сосредоточены именно на сохранении Плутона как планеты, не уточняя, какой должна быть планета.[16][17]

Применимость к экзопланетам

Для определения экзопланет использовались геофизические определения. Определение IAU 2006 года целенаправленно не рассматривает сложность экзопланет, хотя в 2003 году IAU объявил, что «минимальная масса, необходимая для внесолнечного объекта, чтобы считаться планетой, должна быть такой же, как и в Солнечной системе»,[18] который эквивалентен геофизическому пределу. Хотя геофизические определения теоретически применимы к экзопланеты и планеты-изгои,[10] они не использовались на практике из-за незнания геофизических свойств большинства экзопланет. Геофизические определения обычно исключают объекты, которые когда-либо подвергались ядерному синтезу, и поэтому могут исключать объекты с большей массой включены в каталоги экзопланет, а также объекты с меньшей массой. В Энциклопедия внесолнечных планет, Exoplanet Data Explorer и Архив экзопланет НАСА все они включают объекты значительно более массивные, чем теоретические 13-Масса Юпитера порог, при котором предположительно поддерживается синтез дейтерия,[19] по причинам, в том числе: неуверенность в том, как этот предел будет применяться к телу со скалистым ядром, неопределенности в массах экзопланет и споры о том, является ли синтез дейтерия или механизм образования наиболее подходящим критерием для отличия планеты от звезды . Эти неопределенности в равной степени применимы к концепции планеты МАС.[20][21][22]

И геофизические определения, и определение IAU учитывают форму объекта с учетом гидростатическое равновесие. Для определения округлости тела требуются измерения по нескольким хордам (и даже этого недостаточно, чтобы определить, действительно ли оно находится в равновесии), но методы обнаружения экзопланет дают только массу планеты, отношение площади ее поперечного сечения к площади родительской звезды или ее относительную яркость. Одна маленькая экзопланета, Кеплер-1520б, имеет массу менее чем в 0,02 раза больше массы Земли и аналогичен объектам в Солнечной системе предполагает, что этого может быть недостаточно для того, чтобы твердое тело было планетой. WD 1145 + 017 б, составляет всего 0,0007 массы Земли, а SDSS J1228 + 1040 б может иметь размер всего 0,01 радиуса Земли, что значительно ниже верхнего предела равновесия для ледяных тел в Солнечной системе. (Видеть Список самых маленьких экзопланет.)

Рекомендации

  1. ^ Стерн, С. Алан; Левисон, Гарольд Ф. (2002), Рикман, Х. (ред.), «Относительно критериев планетарного состояния и предлагаемых схем планетарной классификации», Основные аспекты астрономии, Сан-Франциско, Калифорния: Астрономическое общество Тихого океана, 12, стр. 205–213, Bibcode:2002HiA .... 12..205S, ISBN  1-58381-086-2. См. Стр. 208.
  2. ^ а б Руньон, Кирби Д .; Стерн, С. Алан (17 мая 2018 г.). «Определение органически выращенной планеты - действительно ли мы должны определять слово голосованием?». Астрономия. Получено 12 октября 2019.
  3. ^ Танкреди, Гонсало; Фавр, София (июнь 2008 г.). «Какие карлики в Солнечной системе?». Икар. 195 (2): 851–862. Дои:10.1016 / j.icarus.2007.12.020. ISSN  0019-1035.
  4. ^ Сайкс, Марк В. (март 2008 г.). «Дебаты о планете продолжаются». Наука. 319 (5871): 1765. Дои:10.1126 / science.1155743. ISSN  0036-8075. PMID  18369125. S2CID  40225801.
  5. ^ Томас, П. К. (июль 2010 г.). «Размеры, формы и производные свойства спутников Сатурна после номинальной миссии Кассини» (PDF). Икар. 208 (1): 395–401. Bibcode:2010Icar..208..395T. Дои:10.1016 / j.icarus.2010.01.025.
  6. ^ Stern, S. A .; Bagenal, F .; и другие. (Октябрь 2015 г.). «Система Плутона: первые результаты исследования New Horizons». Наука. 350 (6258). aad1815. Дои:10.1126 / science.aad1815. ISSN  0036-8075. PMID  26472913.
  7. ^ Браун, Майкл Э.; Шаллер, Эмили Л. (июнь 2007 г.). «Масса карликовой планеты Эрида». Наука. 316 (5831): 1585. Дои:10.1126 / science.1139415. ISSN  0036-8075. PMID  17569855. S2CID  21468196.
  8. ^ «Именование астрономических объектов». Международный астрономический союз. Получено 12 октября 2019.
  9. ^ Runyon, K. D .; Stern, S. A .; Lauer, T. R .; Гранди, В .; Саммерс, М. Э .; Певица К. Н. (март 2017 г.). «Геофизическое определение планеты» (PDF). Тезисы докладов конференции по лунной и планетарной науке. Получено 12 октября 2019.
  10. ^ а б Джейсон, Дэвис. "Что такое планета?". Планетарное общество. Получено 23 августа 2020.
  11. ^ Чанг, Кеннет (1 сентября 2006 г.). «Споры по поводу определения планеты». Нью-Йорк Таймс. Получено 12 октября 2019.
  12. ^ Дебаты об определении планеты Алан Стерн и Рон Экерс
  13. ^ Флатов, Ира; Сайкс, Марк (28 марта 2008 г.). «Что определяет планету? (Стенограмма)». энергетический ядерный реактор. Получено 12 октября 2019.
  14. ^ Runyon, K. D .; Metzger, P.T .; Stern, S. A .; Белл, Дж. (Июль 2019 г.). «Карликовые планеты - это тоже планеты: планетарная педагогика после New Horizons» (PDF). Система Плутона после семинара "Новые горизонты". 2133: 7016. Bibcode:2019LPICo2133.7016R. Получено 12 октября 2019.
  15. ^ Мецгер, Филип Т .; Сайкс, Марк В .; Стерн, Алан; Руньон, Кирби (февраль 2019). «Реклассификация астероидов с планет на не планеты». Икар. 319: 21–32. arXiv:1805.04115v2. Дои:10.1016 / j.icarus.2018.08.026. ISSN  0019-1035. S2CID  119206487.
  16. ^ Бриденстайн, Джим, «Глава НАСА считает, что Плутон - это планета», Youtube-видео выступления на Международном астронавтическом конгрессе, получено 2019-10-30
  17. ^ Наука, Passant Rabie 2019-08-27T16: 08: 05Z; Астрономия. "Плутон по-прежнему заслуживает быть планетой, - говорит глава НАСА". Space.com. Получено 2019-10-29.
  18. ^ «Рабочая группа по внесолнечным планетам (WGESP) Международного астрономического союза». IAU. 2001. Архивировано с оригинал на 2006-09-16. Получено 2006-05-25.
  19. ^ Saumon, D .; Hubbard, W. B .; Берроуз, А .; Гийо, Т .; Lunine, J. I .; Шабрие, Г. (апрель 1996 г.). «Теория внесолнечных планет-гигантов». Астрофизический журнал. 460: 993–1018. arXiv:астро-ph / 9510046. Bibcode:1996ApJ ... 460..993S. Дои:10.1086/177027. ISSN  0004-637X. S2CID  18116542.
  20. ^ Schneider, J .; Dedieu, C .; Le Sidaner, P .; Savalle, R .; Золотухин И. (август 2011). «Определение и каталогизация экзопланет: база данных exoplanet.eu». Астрономия и астрофизика. 532. A79. Дои:10.1051/0004-6361/201116713. ISSN  0004-6361.
  21. ^ Wright, J. T .; Fakhouri, O .; Marcy, G.W .; Han, E .; Feng, Y .; Джонсон, Джон Ашер; Howard, A. W .; Фишер, Д. А .; Валенти, Дж. А .; Андерсон, Дж .; Пискунов, Н. (апрель 2011 г.). "База данных орбит экзопланеты". Публикации Тихоокеанского астрономического общества. 123 (902): 412–422. arXiv:1012.5676. Дои:10.1086/659427. ISSN  1538-3873. S2CID  51769219.
  22. ^ «Критерии включения экзопланет в архив». Архив экзопланет НАСА. 26 марта 2019 г.. Получено 12 октября 2019.