不是行星的矮行星

作者 | 吴霞辉

审核 | 周玖

编辑 | 田坤平

再过两天(2月18日)大家知道是什么日子吗?是美国天文学家克莱德·汤博发现冥王星89周年,今天小星就来为大家介绍一下冥王星所属的太阳系天体——矮行星。

最典型的矮行星——冥王星(图片来源于NASA)

矮行星(dwarf planet)别称侏儒行星、准行星、中行星,是2006年8月24日国际天文联合会重新对太阳系内天体分类后新增加的一组独立天体,此定义仅适用于太阳系内。矮行星体积介于行星与太阳系小天体(小行星等)之间,是围绕太阳运转,质量足以克服固体引力以达到流体静力平衡(接近球体),没有清空所在轨道上的其他天体,同时不是卫星的一类天体。矮行星是一个新的分类,因为会议后天文学家对此类天体定义仍有争论,所以其定义的标准尚不明确。国际天文学联合会目前承认的矮行星有5颗:谷神星、冥王星、妊神星、鸟神星和阋神星。

哈勃望远镜拍摄的鸟神星与其卫星(图片来源于NASA)

从1801年开始,天文学家在火星和木星之间陆续发现了谷神星和其它天体,几十年间它们都被认为是行星。大约在1851年间,这些天体的数量达到23颗,天文学家开始改用小行星来定义这些体积较小的天体,不再以行星命名。

1930年发现了冥王星,自此大部分科学家都认为太阳系有9颗行星,再加上数以千计的小天体(小行星和彗星)。大约有50年的时间,冥王星被认为比水星大。但是,在1978年发现了冥王星的第一颗卫星卡戎,使冥王星的质量可以精确地被测量出来,确定它比最初估计的小很多,它的质量只有水星的二十分之一,使得冥王星成为最小的行星。然而,它的质量依然超过主小行星带最大的天体,约是谷神星的10倍。此外,它还有一些不寻常的特性,如大的轨道离心率和轨道倾角,这很明显地使它完全不同于其它的行星。

在二十世纪九十年代,天文学家开始在冥王星所在的空间区域(现在所知的柯伊伯带)以及更遥远的地方发现一些天体。其中有许多共用冥王星的轨道特征,而冥王星被认为是一个新族群——冥族小天体的成员。这使得一些天文学家不再认为冥王星是一颗行星,并且创造了一些名词[包括次行星和微型行星(planetoid)],用来称呼现在所认定的矮行星。到了21世纪初,三颗大小与冥王星相匹敌的海王星外天体(创神星、塞德娜和阋神星)被发现,显然,如果不重新对冥王星进行分类,这三颗海外天体也将被归类为行星。如果以后天文学家发现有更多和冥王星类似的天体,那么行星的数量将会大幅增长。

冥王星轨道(红)、鸟神星轨道(蓝)、妊神星轨道(绿)及黄道

(图片来源于维基百科)

阋神星(发现时称为2003 UB313)在2005年1月利用2003年10月拍摄的照片发现,被认为略大于冥王星,一些报告也非正式的称它为第十行星。此一结果,成为2006年8月在捷克的布拉格召开的国际天文学联合会第26届大会最具争议的议题。国际天文学联合会的初步草案建议包括卡戎、阋神星和谷神星都列在行星的名单。许多天文学家都反对这项建议,替代提案是将那些足够大的可以形成近似球体,但不能清空轨道附近其他物质的天体,分类为微行星。先从清单中删除了冥卫一,替代提案也删除了冥王星、谷神星和阋神星,因为它们都未能清除轨道附近的其他天体。

阋神星(图片来源于NASA)

2006年8月24日,国际天文学联合会对提案进行了投票表决,以定义行星和其它天体。最终通过的决议将太阳系中除了卫星的天体以下列定义分为三类:

(1) 行星是符合以下条件的天体:

(a)轨道环绕太阳,(b)有足够的质量足以克服刚体力,达到流体静力平衡的形状(接近球体),(c)能够清除轨道附近的天体。

(2) 矮行星是符合以下条件的天体:

(a)轨道环绕太阳  (b)有足够的质量足以克服刚体力,达到流体静力平衡的形状(接近球体),(c)未能够清除轨道附近的天体  (d)不是一颗卫星。

(3) 除卫星之外,所有轨道环绕太阳的其它天体都归类为太阳系小天体。

注解:

1、8颗行星是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

2、IAU会设立程序,确定临界天体属于矮行星还是某个其他类别。

3、太阳系小天体包括绝大部分小行星、大多数的海王星外天体(TNO)、彗星和其它小天体。

国际天文学联合会进一步确定:冥王星是上述定义中的“矮行星”,被认为是新类别的海王星外天体的原型。

注解:IAU将建立流程以确定此类别的名称。

国际天文学联合会第26届大会B5决议(图片来源于IAU)

国际天文学联合会第26届大会B6决议(图片来源于IAU)

在矮行星的探测方面,截至目前,共有两个探测器成功近距离观察并研究矮行星:2015年3月6日,曙光号探测器进入环绕谷神星的轨道,成为第一艘环绕矮行星的航天器。同年7月14日,新视野号探测器成功飞掠冥王星系统。

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