Что такое планета?

Представление человечества о том, что такое планета, со временем меняется. Волхвы и учёные древности когда-то верили, что Земля – это плоский диск (или зиккурат, или куб), но со временем стало понятно, что это шар. В более поздние времена выяснилось, что наша планета – всего лишь одна из множества планет в известной нам Вселенной.

И всё же наше понятие планеты до сих пор развивается. Проще говоря, определение планеты исторически было связано с контекстом. Астрономы открыли не только планеты вне солнечной системы, раздвинувшие границы того, что мы считаем нормальным, но и новые тела в нашей собственной системе, заставившие нас менять схемы классификации.

История термина

Древним философам и учёным планеты солнечной системы казались вовсе не такими, какими их представляем сегодня мы. Без телескопов они выглядели как особо яркие звёзды, двигающиеся по отношению к фоновым звёздам. Самые ранние записи, описывающие движение планет, датируются вторым тысячелетием до нашей эры, когда вавилонские астрономы заложили фундамент западной астрономии и астрологии.

Сюда можно включить табличку наблюдения за Венерой от вавилонского царя Амми-цадука ^[1] (XVII век до н.э.). На табличке MUL.APIN ^[2] VII века до н.э. изложены движения Солнца, луны, и известных тогда планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн) в течение года. Таблички Энума Ану Энлиль ^[3] Новоассирийского царства, также VII века до н.э., описывают предзнаменования, связанные с небесными явлениями и движением планет.

К античности астрономы приняли новую концепцию планет – тела, вращающиеся вокруг Земли. И хотя некоторые из них агитировали за гелиоцентрическую систему – например, астрономы Аристарх Самосский ^[4] III века до н.э. и Селевк из Селевкии II века до н.э. – большинство учёных склонялось к геоцентрической точке зрения. Астрономы тогда уже начали создавать математические модели, предсказывающие движения планет во времени.

Кульминация изысканий произошла во II веке н.э., когда Птолемей опубликовал классический труд Альмагест ^[5], тысячу лет остававшийся астрономическим и астрологическим каноном в Европе и на Ближнем Востоке. По этой системе, известные планеты и тела (даже Солнце) вращались вокруг Земли. В последующие столетия индийские и исламские астрономы вносили в систему дополнения на основании своих наблюдений за небом.

К наступлению научной революции в XV – XVIII веках определение планеты вновь начало меняться. Благодаря Николаю Копернику, Галилео Галилею и Иоганну Кеплеру, предложившему и продвигавшему гелиоцентрическую модель Солнечной системы, планеты определили, как объекты, вращающиеся по орбите вокруг Солнца, а не Земли. Изобретение телескопа привело к улучшению понимания планет и их схожести с Землёй.

Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической моделей Вселенной

Между XVIII и XX веками было обнаружено без счёта новых объектов, лун и планет. Церера, Веста, Паллада (и главный пояс астероидов), планеты Уран и Нептун, луны Марса и газовых гигантов. Затем в 1930-м открыли Плутон, который был назначен 9-й планетой Солнечной системы.

В этот период не существовало формального определения планеты. По общему соглашению планетой считалось любое «крупное» тело, находившееся на орбите вокруг Солнца. Оно вместе с соглашением о девяти планетах Солнечной системы сохранялось до XXI века. А к этому времени многочисленные открытия в Солнечной системе и вне её начали требовать принятия формального определения.

Рабочая группа по внесолнечным планетам

Астрономы давно считали, что у других звёздных систем должны быть свои планеты, но первое открытие планеты вне Солнечной системы (внесолнечной или экзопланеты) состоялось только в 1992 году. Тогда двое радиоастрономов, работавших в обсерватории Аресибо (Александр Вольщан и Дэйл Фрэйл) объявили об открытии двух планет ^[6], обращающихся вокруг пульсара PSR 1257+12 [планету назвали PSR B1257 +12 c или Полтергейст – прим. перев.].

Первое подтверждённое открытие произошло в 1995 году, когда астрономы из Женевского университета (Мишель Майор и Дидье Кело) объявили об обнаружении 51 Пегаса b. С середины девяностых и до вывода космического телескопа Кеплер ^[7]в 2009 большинство внесолнечных планет было газовыми гигантами, по размерам и массе либо сравнимыми с Юпитером, либо значительно его превосходившие.

В январе 2017 была подтверждена самая крупная партия из всех открытых телескопом Кеплер экзопланет — 1 284 шт

Новые открытия заставили международное астрономическое сообщество IAU создать рабочую группу по внесолнечным планетам ^[8](WGESP) в 1999 году. Её задачей называется «быть центральным узлом международного исследования внесолнечных планет». В результате исследований и обнаружения множества внесолнечных тел были предприняты попытки уточнения номенклатуры.

К февралю 2003 года WGESP объявила о выработке «рабочего определения» планеты:

1) Объекты с истинной массой менее граничной массы, необходимой для термоядерного синтеза дейтерия (сейчас это 13 масс Юпитера для объектов солнечной металличности), обращающиеся вокруг звёзд или звёздных остатков – это «планеты» (неважно, как сформированные). Минимальная масса/размер, необходимые для того, чтобы признать внесолнечный объект планетой, должны быть схожими с теми, что используются в Солнечной системе.

2) Дозвёздные (substellar) объекты с истинной массой, превышающей граничную массу, необходимую для термоядерного синтеза дейтерия – это «коричневые карлики», неважно, где они расположены и как сформировались.

3) Свободно путешествующие объекты в скоплениях молодых звёзд с массами, не превышающими граничную массу, необходимую для термоядерного синтеза дейтерия – это не планеты, а докоричневые карлики (sub-brown dwarfs).

К 22 января 2017 года было подтверждено открытие 2000 экзопланет, и обнаружено 3565 кандидатов в 2675 звёздных системах (включая 602 многопланетные системы).

Количество подтверждённых открытий экзопланет, по годам

С начала и до середины 2000-х годов было сделано множество открытий объектов в поясе Койпера, что стимулировало новые дебаты на тему планет. Всё началось с открытия Седны в 2003 году командой астрономов из Паломарской обсерватории в Сан-Диего. Последующие наблюдения подтвердили, что её диаметр составляет около 1000 км, и что она достаточно велика для того, чтобы испытывать гидростатическое равновесие.

За этим в 2005 году последовало открытие Эриды – объекта ещё более крупного (более 2000 км в диаметре) – сделанного предыдущей командой астрономов. Затем в тот же день обнаружили Макемаке и через несколько дней – Хаумеа. В этот период было сделано ещё несколько открытий – Квавар в 2002 году, Орк в 2004 и 2007 OR10 в 2007.

Открытие нескольких объектов, находящихся за орбитой Плутона, и достаточно крупных для того, чтобы принять сферическую форму, заставило IAU заняться выработкой формального определения планеты. К октябрю 2005 года группа из 19 членов IAU сузила свой выбор до трёх характеристик:
1. Планета – любой объект на орбите Солнца с диаметром более 2000 км.
2. Планета – любой объект на орбите Солнца со стабильной формой, обеспеченной собственной гравитацией.
3. Планета – любой объект на орбите Солнца, доминирующий в своих окрестностях.

Не добившись консенсуса, комитет решил выставить эти определения на более широкое голосование. Оно прошло в августе 2006 года на 26-й встрече IAU в Праге. 24 августа проблему выставили на окончательное голосование, благодаря чему была принята новая схема классификации, разделяющая планеты и меньшие тела.

1. Планета – небесное тело, (а) обращающееся вокруг Солнца, (б) обладающее достаточной массой, чтобы его собственная гравитация преодолела сопротивление твёрдого тела так, чтобы оно пришло в гидростатическое равновесие (околосферическая форма), и (в) очистившее окрестности своей орбиты.
2. Карликовая планета — небесное тело, (а) обращающееся вокруг Солнца, (б) обладающее достаточной массой, чтобы его собственная гравитация преодолела сопротивление твёрдого тела так, чтобы оно пришло в гидростатическое равновесие (околосферическая форма), (в) не очистившее окрестности своей орбиты, (г) не являющееся спутником.
3. Все остальные объекты, исключая спутники, обращающиеся вокруг Солнца, должны называться «малыми телами Солнечной системы».

В соответствии с этим решением IAU причислило Плутон, Эриду и Цереру к категории карликовых планет, а другие транснептуновые объекты (ТНО) остались необозначенными. Новая классификация вызвала множество неоднозначностей и возражений у астрономического сообщества, и многие обвиняли критерии в расплывчатости и спорности их применения.

Известные на сегодня транснептуновые объекты

К примеру, многие спорили насчёт того, что планета должна очистить свои окрестности, ссылаясь на существование околоземных объектов, троянских астероидов Юпитера и других примеров того, как планеты делят свою орбиту с другими объектами. Но их претензии отвергли, пояснив, что эти крупные тела не делят орбиты с мелкими, а доминируют над ними и тащат их за собой.

Ещё один скользкий момент – проблема гидростатического равновесия, когда у планеты есть достаточно массы, чтобы она коллапсировала под воздействием своей гравитации и приняла сферическую форму. В какой момент это происходит, остаётся неизвестным, и некоторые считают, что по этой причине такой критерий использовать неправильно.

Кроме того, некоторые астрономы заявляют, что эти новые критерии полезны только для работы с Солнечной системой. Но, как показали исследования экзопланет, планеты в других звёздных системах могут сильно отличаться. В частности, обнаружение многих «суперюпитеров» и «суперземель» разрушило общепринятые понятия о том, что можно считать нормальным для планетной системы.

В июне 2008 года исполнительный комитет IAU объявил об учреждении нового подкласса карликовых планет, чтобы ещё сильнее уточнить определения. Обрабатывая информацию о недавно обнаруженных ТНО, они определили термин «плутоиды», который объединяет Плутон, Эриду и другие транснептуновые карликовые планеты, которые будут найдены в будущем (исключая Цереру). Со временем в список были добавлены Хаумеа и Макемаке.

Несмотря на все эти попытки и изменения номенклатуры, многие считают, что проблема не решена до сих пор. Более того, возможное существование 9-й планеты на внешних границах Солнечной системы подлило масло в огонь дискуссий. И с продолжением наших исследований экзопланет – и с осуществлением беспилотных (или даже пилотируемых) миссий к другим звёздным системам – можно ожидать перехода этих дебатов в новую фазу!

Автор: SLY_G

Источник ^[9]