Der Begriff "Zwergplanet" hat in den letzten Jahren an Popularität gewonnen. Im Rahmen einer Drei-Wege-Kategorisierung von Objekten, die die Sonne umkreisen, wurde dieser Begriff 2006 übernommen, da Objekte jenseits der Umlaufbahn von Neptun entdeckt wurden, deren Größe mit Pluto vergleichbar ist. Seitdem wurde es verwendet, um viele Objekte im Sonnensystem zu beschreiben und das alte Klassifizierungssystem mit neun Planeten zu stürzen.
Auch dieser Begriff hat Verwirrung und Kontroversen ausgelöst, insbesondere im Zusammenhang mit seiner Anwendung auf Körper wie Pluto. Dennoch erkennt die Internationale Astronomische Union (IAU) fünf Körper in unserem Sonnensystem als Zwergplaneten an, sechs weitere werden in den kommenden Jahren identifiziert und etwa 200 solcher Körper befinden sich möglicherweise im Kuipergürtel.
Definition
Nach der Definition der IAU aus dem Jahr 2006 ist ein Zwergplanet „ein Himmelskörper, der einen Stern umkreist, der massiv genug ist, um durch seine eigene Schwerkraft abgerundet zu werden, aber die nächstgelegene Region nicht von Planetesimalen befreit und kein Satellit ist. Außerdem muss es eine ausreichende Masse haben, um die Druckfestigkeit zu überwinden und ein hydrostatisches Gleichgewicht zu erreichen."
Im Wesentlichen bezieht sich der Begriff auf jedes planetare Massenobjekt, das weder ein Planet noch ein natürlicher Satellit ist und zwei grundlegende Kriterien erfüllt. Erstens muss es sich in einer direkten Umlaufbahn der Sonne befinden und darf nicht der Mond um einen anderen Körper sein. Zweitens muss es massiv genug sein, um unter dem Einfluss seiner eigenen Schwerkraft eine Kugelform anzunehmen. Und im Gegensatz zu einem Planeten muss er die Umgebung seiner Umlaufbahn nicht aufräumen.
Größe und Gewicht
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Damit sich ein Körper abrunden kann, muss er massiv genug sein, damit die Schwerkraft zur dominierenden Kraft wird, die die Form des Körpers beeinflusst. Der durch diese Masse erzeugte Innendruck führt dazu, dass die Oberfläche plastisch wird, Hochhäuser glättet und Vertiefungen füllt. Kleine Körper mit einem Durchmesser von weniger als einem Kilometer tun dies nicht (wie Asteroiden), sondern werden durch Kräfte außerhalb ihrer eigenen Gravitationskräfte gesteuert, die dazu neigen, unregelmäßige Formen beizubehalten.
Die größten bekannten transneptunischen Objekte (TNO)
In der Zwischenzeit nehmen Körper mit einem Durchmesser von mehreren Kilometern - wenn die Schwerkraft signifikant, aber nicht dominant ist - die Form eines Sphäroids oder einer "Kartoffel" an. Je größer der Körper ist, desto höher ist sein Innendruck, bis er ausreicht, um die innere Druckkraft zu überwinden und ein hydrostatisches Gleichgewicht zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Körper aufgrund seiner Rotations- und Gezeiteneffekte so rund wie möglich. Dies ist die Definition der Grenze eines Zwergplaneten.
Rotation kann jedoch auch die Form des Zwergplaneten beeinflussen. Wenn sich der Körper nicht dreht, ist er eine Kugel. Je schneller es sich dreht, desto länger oder vielseitiger wird es. Ein extremes Beispiel hierfür ist Haumea, das auf der Hauptachse fast doppelt so lang ist wie an den Polen. Die Gezeitenkräfte bewirken auch, dass die Rotation des Körpers allmählich gezeitenblockiert wird und der Körper auf einer Seite des Begleiters bleibt. Ein extremes Beispiel für ein solches System ist Pluto-Charon, beide Körper sind untereinander geordnet.
Die IAU bestimmt nicht die oberen und unteren Grenzen für die Größe und Masse von Zwergplaneten. Obwohl die Untergrenze durch das Erreichen einer hydrostatischen Gleichgewichtsform bestimmt wird, hängt die Größe oder Masse, bei der dieses Objekt diese Form erreicht, von seiner Zusammensetzung und seiner thermischen Vorgeschichte ab.
Beispielsweise müssen Körper aus harten Silikaten (wie felsige Asteroiden) ein hydrostatisches Gleichgewicht mit einem Durchmesser von etwa 600 Kilometern und einer Masse von 3,4 x 10 ^ 20 kg erreichen. Für einen weniger starren Körper aus Wassereis liegt diese Grenze näher bei 320 km und 10 ^ 19 kg. Infolgedessen gibt es derzeit keinen spezifischen Standard für die Definition eines Zwergplaneten anhand seiner Größe oder Masse, sondern er wird normalerweise anhand seiner Form definiert.
Orbitalposition
Zusätzlich zum hydrostatischen Gleichgewicht haben viele Astronomen darauf bestanden, eine Linie zwischen Planeten und Zwergplaneten zu ziehen, weil sie nicht in der Lage sind, "die Umgebung ihrer Umlaufbahn freizumachen". Kurz gesagt, Planeten können kleinere Körper in der Nähe ihrer Umlaufbahnen durch Kollision, Gefangennahme oder Gravitationsstörung entfernen, während Zwergplaneten nicht die erforderliche Masse haben, um dies zu erreichen.
Um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, dass ein Planet seine Umlaufbahn frei macht, stellten die Planetenwissenschaftler Alan Stern und Harold Levinson einen Parameter vor, den sie mit dem Buchstaben "Lambda" bezeichnen.
Dieser Parameter drückt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision in Abhängigkeit von der gegebenen Abweichung der Umlaufbahn des Objekts aus. Der Wert dieses Parameters im Stern-Modell ist proportional zum Quadrat der Masse und umgekehrt proportional zur Zeit und kann verwendet werden, um das Potenzial eines Körpers abzuschätzen, die Umgebung seiner Umlaufbahn freizugeben.
Astronomen wie Stephen Soter, Wissenschaftler an der New York University und Fellow am American Museum of Natural History, schlagen vor, diesen Parameter zu verwenden, um eine Grenze zwischen Planeten und Zwergplaneten zu ziehen. Soter schlug auch einen Parameter vor, den er als Planetendiskriminante bezeichnet - bezeichnet mit dem Buchstaben mu -, der berechnet wird, indem die Masse eines Körpers durch die Gesamtmasse anderer Objekte in derselben Umlaufbahn geteilt wird.
Anerkannte und mögliche Zwergplaneten
Derzeit gibt es fünf Zwergplaneten: Pluto, Eris, Makemake, Haumea und Ceres. Ceres und Pluto allein wurden genug beobachtet, um in dieser Kategorie unbestritten zu sein. Die IAU entschied, dass unbenannte transneptunische Objekte (TNOs) mit einer absoluten Größe, die heller als +1 ist (und mathematisch auf einen Mindestdurchmesser von 838 km begrenzt ist), als Zwergplaneten klassifiziert werden sollten.
Zu den derzeit in Betracht gezogenen potenziellen Kandidaten zählen Orc, 2002 MS4, Salazia, Kwavar, 2007 OR10 und Sedna. Alle diese Objekte befinden sich im Kuipergürtel; mit Ausnahme von Sedna, das separat betrachtet wird - eine separate Klasse dynamischer TNOs im äußeren Sonnensystem.
Es ist möglich, dass es im Sonnensystem 40 weitere Objekte gibt, die zu Recht als Zwergplaneten bezeichnet werden können. Es wird geschätzt, dass nach dem Studium bis zu 200 Zwergplaneten im Kuipergürtel gefunden werden können, und über diesen Gürtel hinaus könnte ihre Anzahl 10.000 überschreiten.
Meinungsverschiedenheiten
Unmittelbar nach der Entscheidung der IAU über die Definition des Planeten äußerten einige Wissenschaftler ihre Uneinigkeit. Mike Brown (Anführer der Caltech-Gruppe, die Eris entdeckt hat) erklärt sich bereit, die Anzahl der Planeten auf acht zu reduzieren. Eine Reihe von Astronomen wie Alan Stern haben jedoch die Definition der IAU kritisiert.
Stern argumentiert, dass wie Pluto auch Erde, Mars, Jupiter und Neptun ihre Umlaufzonen nicht vollständig freimachen. Die Erde dreht sich um die Sonne mit 10.000 erdnahen Asteroiden, die nach Schätzungen von Stern der Reinigung der Erdumlaufbahn widersprechen. Jupiter wird unterdessen von 100.000 trojanischen Asteroiden auf seiner Umlaufbahn begleitet.
Im Jahr 2011 bezeichnete Stern Pluto als Planeten und betrachtete andere Zwergplaneten wie Ceres und Eris sowie große Monde als komplementäre Planeten. Andere Astronomen argumentieren jedoch, dass die großen Planeten zwar ihre Umlaufbahnen nicht freimachen, sie jedoch die vollständige Kontrolle über die Umlaufbahnen anderer Körper innerhalb ihrer Umlaufbahnzone haben.
Eine weitere kontroverse Anwendung der neuen Definition von Planeten betrifft Planeten außerhalb des Sonnensystems. Methoden zur Erkennung von extrasolaren Objekten bestimmen nicht direkt, ob ein Objekt die Umlaufbahn frei macht, sondern nur indirekt. Infolgedessen genehmigte die IAU im Jahr 2001 separate "funktionierende" Definitionen für extrasolare Planeten, einschließlich des zweifelhaften Kriteriums: "Die Mindestmasse / -größe, die erforderlich ist, damit ein extrasolares Objekt als Planet betrachtet werden kann, muss mit den für das Sonnensystem akzeptierten Parametern übereinstimmen."
Obwohl nicht alle Mitglieder der IAU für die Übernahme dieser Definition von Planeten und Zwergplaneten waren, gab die NASA kürzlich bekannt, dass sie die neuen Richtlinien der IAU anwenden wird. Dennoch hat die Debatte über die Entscheidung von 2006 noch nicht aufgehört, und wir können weitere Entwicklungen an dieser Front erwarten, wenn mehr "Zwergplaneten" entdeckt und identifiziert werden.
Es ist ziemlich einfach, einen Zwergplaneten nach IAU-Standards zu definieren, aber die Anpassung des Sonnensystems an ein dreistufiges Klassifizierungssystem wird schwieriger, wenn sich unser Verständnis des Universums erweitert.
Ilya Khel
