Các hành tinh và sao Diêm Vương? Sao Hải vương?

Nếu một trong những quy tắc để trở thành một hành tinh là nó cần phải xóa TẤT CẢ các vật thể khỏi quỹ đạo của chúng, thì điều này cũng làm cho Hải Vương tinh trở thành một hành tinh không? Vì cho đến nay đã thất bại trong việc xóa Sao Diêm Vương (và dựa trên câu trả lời từ hội đồng vật lý, vành đai kuiper) khỏi quỹ đạo của nó. Hay quy tắc này không thực sự áp dụng cho các hành tinh và chúng ta nên chào đón Sao Diêm Vương và một vài hành tinh lùn khác vào gia đình các hành tinh của chúng ta?

Tôi đã trả lời câu hỏi này cùng một lúc physics.SE . Tôi đặc biệt tham gia phần này của mạng SE để giải quyết câu hỏi trùng lặp này tại trang web này.

Cộng đồng thiên văn học phải đối mặt với hai cuộc khủng hoảng liên quan đến những gì tạo nên một "hành tinh", lần đầu tiên vào giữa thế kỷ 19, và gần đây hơn vào đầu thế kỷ 21. Cuộc khủng hoảng đầu tiên liên quan đến các tiểu hành tinh. Thứ hai liên quan đến các đối tượng xuyên sao Hải Vương. Cả hai cuộc khủng hoảng đều thách thức các nhà thiên văn học đặt câu hỏi "hành tinh" là gì.

1 Ceres, 2 Pallas, 3 Juno và 4 Vesta được phát hiện liên tiếp trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 19. Không có tổ chức thiên văn quốc tế tại thời điểm của những khám phá này; Liên minh Thiên văn Quốc tế sẽ không được thành lập trong một thế kỷ nữa. Thay vào đó, sự chỉ định của những gì cấu thành một "hành tinh" rơi vào các niên giám thiên văn lớn như Nhà thiên văn học Berliner Jahrbuch (BAJ). Những khám phá vào đầu thế kỷ 19 được coi là những "hành tinh" mới được phát hiện. Tình trạng này vẫn tĩnh trong khoảng 40 năm.

Điều đó đã thay đổi vào năm 1845 với việc phát hiện ra 5 Astraea. Trong những năm 1850, danh sách các vật thể quay quanh Mặt trời đã tăng lên 50 và trong những năm 1860, danh sách này đã tăng lên hơn 100. Phản ứng của BAJ và những người khác là hạ bệ Ceres, Pallas, Juno và Vesta từ tình trạng kế hoạch tình trạng ít hơn, hoặc hành tinh nhỏ hoặc tiểu hành tinh. Các nhà thiên văn học không có một khái niệm rõ ràng về những gì cấu thành một hành tinh khác ngoài việc họ nên bằng cách nào đó phải lớn. Ceres, lớn nhất trong nhóm, không lớn lắm. Kết quả cuối cùng của tất cả những khám phá này bắt đầu từ năm 1845 là bốn tiểu hành tinh được phát hiện đầu tiên đã bị hạ cấp khỏi tình trạng hành tinh.

Cuộc khủng hoảng thứ hai bắt đầu vào năm 1992 với việc phát hiện ra (15760) 1992 QB ₁ . Đến năm 2006, số lượng vật thể xuyên sao Hải Vương đã tăng lên đáng kể. Những thứ này là "hành tinh", hay cái gì khác? Một số nhà thiên văn học, đặc biệt là Alan Stern, muốn thuật ngữ "hành tinh" này cực kỳ bao quát. Hầu hết các nhà thiên văn học đều chùn bước trước ý tưởng này.

Nghịch lý thay, chính Alan Stern, cùng với Harold Levison, người đã cung cấp tiêu chí quan trọng là "dọn dẹp khu phố" nằm ở trung tâm của những gì IAU coi là một "hành tinh". Bài báo của họ, Stern và Levison, "Liên quan đến các tiêu chí cho kế hoạch phân loại hành tinh và hành tinh được đề xuất", Điểm nổi bật của Thiên văn học 12 (2002): 205-213 đề nghị chia "hành tinh" thành hai loại, "überplanet" (Sao Thủy, Sao Kim, Trái đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương) và "unterplanet" (Sao Diêm Vương + Charon, Eris, Ceres, Sedna, và một loạt người khác).

Stern đang khá đạo đức giả khi anh ta tuyên bố rằng không có ranh giới rõ ràng giữa "các hành tinh" và "các hành tinh lùn". Ranh giới là rất lớn, và Stern biết điều này. Tỷ lệ bình phương khối lượng của một vật thể với bán kính quỹ đạo của nó về Mặt trời là chìa khóa trong việc xác định liệu một vật thể có thể dọn sạch hầu hết rác khỏi vùng lân cận quỹ đạo của vật thể hay không. Có một thứ tự chênh lệch độ lớn giữa năm hành tinh nhỏ nhất và lớn nhất trong số các hành tinh lùn về tỷ lệ này. Năm thứ tự khác nhau về số liệu độ lớn chủ yếu trong bài báo đó của Stern và Levison.

Sự khác biệt duy nhất giữa đề xuất của Stern và Levison so với nghị quyết IAU đã bỏ phiếu là trong khi Stern và Levison muốn chỉ định hàng trăm (và có lẽ hàng ngàn) đối tượng thành các tiểu thể loại của "hành tinh" ("überplanet" và "interplant"). Mặt khác, IAU đã chọn chỉ định các đối tượng đó là các thuật ngữ loại trừ lẫn nhau "hành tinh" và "hành tinh lùn". Điều này phù hợp với cách các nhà thiên văn học đối phó với cuộc khủng hoảng đầu tiên đó. Các hành tinh nên "lớn". Stern và Levison đã cung cấp đạn dược cần thiết để phân biệt lớn và không quá lớn.

Thực sự có bất đồng về vấn đề này (trong IAU?). Ví dụ, Tiến sĩ Alan Stern (lãnh đạo nhiệm vụ Chân trời mới) chỉ ra rằng "quy tắc này không nhất quán" (ví dụ, xem lá phiếu của Diêm vương 'bị tấn công' trong cuộc nổi dậy ). Sao Hải Vương không chỉ dọn đường đi mà còn giữ được Trái đất, Sao Hỏa và thậm chí cả Sao Mộc. Sao Mộc có một tập hợp các tiểu hành tinh (Trojans) đi theo cùng quỹ đạo (trong điểm Lagrangian L4 và L5).

Có lẽ định nghĩa nên được điều chỉnh để chỉ bao gồm những vật thể đó là các hành tinh trong các hệ mặt trời đã dọn sạch tất cả các vật thể khỏi đường đi của chúng ngoại trừ những vật thể nằm trong quỹ đạo cộng hưởng với hành tinh.

Các đối tượng cộng hưởng là những đối tượng có Chu kỳ có liên quan đến thời kỳ của Hành tinh bằng một khẩu phần "số nguyên nhỏ". Sao Diêm Vương có cộng hưởng với Sao Hải Vương là 2: 3. Điều này có nghĩa là cứ hai quỹ đạo do Sao Diêm Vương hoàn thành, Sao Hải Vương sẽ hoàn thành ba quỹ đạo với kết quả là Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương không bao giờ đến đủ gần để Sao Hải Vương dọn sạch Sao Diêm Vương khỏi quỹ đạo của nó.

Trong trường hợp các tiểu hành tinh Trojan , cộng hưởng là 1: 1. Các Trojans luôn ở phía trước hoặc phía sau Sao Mộc 60 ° và do đó không bao giờ đến gần Sao Mộc.

IAU đã không hiểu rằng khái niệm "hành tinh" là một khái niệm văn hóa, không phải là một khái niệm khoa học, dù sao đi nữa. Tất nhiên không có định nghĩa khoa học khách quan khác biệt giữa cái gì là hành tinh và cái gì không. Sao Thủy và sao Mộc cùng loại? Vâng, đúng, như thể điều đó làm rõ những gì chúng ta đang nói về khi chúng ta sử dụng từ "hành tinh"!

Sao Diêm Vương được phát hiện vào năm 1930. Hồi đó một hành tinh là một chấm trên bầu trời. Kể từ đó kiến ​​thức của chúng tôi đã nâng cao. IAU đã quyết định rằng có 9 hành tinh được phát hiện trong văn hóa lịch sử của chúng ta. Và bây giờ chúng ta khám phá ra nhiều vật thể giống như một số hành tinh. Một plutoid khác ở đây, một jupiteoid ở đó. Nhưng chỉ có 9 hành tinh trong toàn bộ vũ trụ, bởi vì "hành tinh" là một khái niệm văn hóa.

Bây giờ, chúng ta sẽ gọi Ceres là gì? Nó không phải là một hành tinh, nó không phải là một tiểu hành tinh, nó không phải là một plutoid. Chúng tôi có trở lại vào năm 1801 không?

Và được gọi là "ngoại hành tinh", chúng có thực sự là các hành tinh không? Làm thế nào để chúng ta biết rằng họ đã xóa quỹ đạo của họ? Do đó, IAU quyết định phân loại chúng thành "exodwarfplanets". Không có ngoại hành tinh đã được xác nhận.

Bao lâu là một chuỗi theo IAU nhầm lẫn?