Планета это какой космический объект?

планета Интересные факты

Многие люди могут показать на картинку, изображающую Юпитер или Сатурн и сказать – это планета. Однако значение этого слова намного более тонкое. И со временем оно претерпело изменения. Астрономы дали новое определение тому, какие тела можно называть планетами в 2006 году. Это произошло после открытия нескольких миров на окраинах Солнечной системы. И это решение до сих пор остается предметом споров.

планета Земля
Есть ли жизнь на этой планете? Вид на Землю со спутника DSCOVR, Снимок сделан 7 августа 2021 года из точки Лагранжа L1 системы Земля-Солнце. Источник: НАСА.

Планета это что?

Международный астрономический союз (МАС) определил планету как объект, который:

  • находится на орбите вокруг Солнца;
  • имеет достаточную массу, чтобы быть круглым или почти круглым;
  • не является спутником (луной) другого объекта;
  • не имеет «мусора» в виде обломков астероидов и метеоритов на своей орбите.

МАС также создал новую единицу в классификации космических объектов – «карликовая планета». Это космическое тело, соответствующее всем планетарным критериям. За исключением того, что имеет «мусор» в районе своей орбиты. Это определение означало, что Плутон, считавшийся планетой до того времени, был понижен рангом. И классифицирован как карликовая планета.

Однако не все ученые согласны с такой классификацией. Особенно после получения новых данных от космического аппарата New Horizons. Он пролетел рядом с Плутоном в 2015 году. Космический зонд передал на Землю данные, что Плутон – это довольно сложный мир. И он просто перенасыщен свидетельствами геологической активности. На Плутоне были обнаружены горы, достигающие высоты 3500 метров! И еще одна интересная область, названная Tombaugh Regio. Она содержит метановый лед и другие вещества. Также на Плутоне обнаружили странную ледяную рельефную местность, похожую на змею. И еще многие другие особенности. После получения этих данных члены команды New Horizons составили интересные научные презентации. В них утверждается, что Плутон – это настоящая планета!

планета Плутон
Плутон с равниной Спутника в центре. Снимок сделан АМС New Horizons 14 июля 2015 г. Источник: NASA/JHUAPL/SwRI.

Термин «планета» первоначально происходит от греческого слова «странник». Многие древние культуры наблюдали эти «движущиеся звезды». Но только после появления телескопа в 1600-х годах астрономы смогли более подробно рассмотреть их. Примитивные телескопы позволили обнаружить спутники Юпитера. Это было большим сюрпризом для Галилео Галилея (вероятного их первооткрывателя). А также его противников из Католической церкви. Также астрономами были открыты кольца вокруг Сатурна. И еще ледяная полярная шапка на Марсе.

Телескопы показали существование объектов, неизвестных древним людям. Они оказались сильно удалены от Земли. И слишком малы по размерам, чтобы их можно было обнаружить невооруженным глазом. Уран был открыт 13 марта 1781 года астрономом Уильямом Гершелем. Церера была обнаружена между Марсом и Юпитером в 1801 году. Первоначально она была классифицирована как планета. Но позже стало понятно, что Церера была лишь первой из класса объектов, которые в конечном итоге называли астероидами. Нептун был обнаружен в 1846 году.

Астрономы продолжали изучать внешние пределы Солнечной системы в поисках большой «Планеты X». Которая, как полагали, влияла на орбиты Урана и Нептуна. В 1930 году астроном Клайд Томбо обнаружил небольшой объект за пределами орбиты Нептуна. Названный Плутоном, объект (тогда называемый планетой) был относительно небольшим. Он имел очень вытянутую орбиту. Которая иногда даже делает его ближе к Солнцу, чем Нептун.

планеты Уран и Нептун
Уран (слева) и Нептун, наблюдаемые космическим телескопом Хаббл в 2019 году. На Нептуне видно темное пятно (четвертое с тех пор, как «Вояджер-2» увидел большое и маленькое в 1989 году). Северный полюс Урана покрывает поразительный слой ярких грозовых облаков, Источник: НАСА, ЕКА, А. Саймон (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА), М. Х. Вонг и А. Хсу (Калифорнийский университет, Беркли).

Ничего близкого по размерам к Плутону не было обнаружено в Солнечной системе на протяжении жизни более чем двух поколений ученых. Эта ситуация изменилось в 2000-х годах. Майк Браун, молодой астроном из Калифорнийского технологического института, находился в поисках целей для исследовательского проекта. Он решил искать объекты во внешней Солнечной системе.

В процессе проведения исследований Браун и его команда обнаружили несколько крупных «транс-нептунианских объектов» за пределами орбиты Нептуна. В то время как обнаружение ледяных объектов было ожидаемым, гипотетически существующее Облако Оорта, место рождения комет, должно иметь триллионы таких тел. И это было очень много. И заставило других астрономов обратить на это внимание.

Некоторые из известных открытий Брауна включают такие тела, как Квавар, Седна, Хаумеа, Эрида и его спутник, Дисномию. А также Макемаке. Все они были найдены за относительно короткий период времени. В период с 2001 по 2005 год. Эрида (которая изначально была прозвана «Зена» после популярного телевизионного шоу того времени) была достаточно большой для того, чтобы некоторые СМИ назвали ее 10-й планетой.

объекты из пояса Койпера
Объекты пояса Койпера. Из открытых источников.

Типы планет

Двойная планета

Двойная планета — это два объекта сопоставимого размера и планетарной массы, вращающиеся вокруг друг друга. Существуют разногласия по поводу того, где провести границу между двойной планетой и системой, состоящей из планеты и ее спутника. Ведь в большинстве случаев спутники имеют гораздо меньшую массу, чем их хозяева. Однако есть два известных примера соотношения массы спутника и планеты намного выше среднего: это система Земля-Луна, а также система Плутон-Харон.

Советуем почитать  Какие звезды посетят «Вояджеры» и «Пионеры»?

Общепринятый критерий двойной планеты – это когда центр тяжести двух объектов не находится внутри ни одного из тел. По этому правилу Плутон и Харон считаются двойной планетой, а система Земля-Луна — нет. Вопрос о том, является ли Плутон вообще планетой, или его следует рассматривать как большой объект пояса Койпера, является отдельной темой.

Планета земного типа

Планета земного типа — это планета, имеющая массу от 0,5 до 10 земных (e) и радиус от 0,8 до 2,2 земного. Планеты с массой более 10 e обладают достаточной гравитацией, чтобы собрать мощную водородно-гелиевую атмосферу. И поэтому они становятся газовыми гигантами. Те, что менее массивны, (меньше чем 0,5 e ) вероятно потеряют любую потенциально поддерживающую жизнь атмосферу из-за низкой гравитации и отсутствия тектоники плит, необходимой для рециркуляции углекислого газа обратно в атмосферу.

землеподобная экзопланета
Художественная визуализация Kepler-186f. Источник: NASA/Ames/JPL-Caltech/T. Pyle.

Эксцентрический юпитер

Эксцентрические юпитеры — это экзопланеты с массой, подобной массе Юпитера или превышающей ее. Они движутся вокруг своих звезд-хозяев по сильно вытянутым орбитам. В качестве примера можно привести экзопланеты возле звезд 70 Virginis, 16 Cygni B и, возможно, HD 114762. Их масса колеблется от 1,74 до 10 масс Юпитера. А эксцентриситет орбиты составляет от 0,25 до 0,68. Открытие этих объектов вместе с обнаружением другого неожиданного класса внесолнечных планет – горячих юпитеров, вызвало пересмотр современных теорий о том, как формируются планеты. Согласно одной из гипотез, гравитационные силы, воздействующие на материал протопланетного диска, создают чередующиеся спиральные волны плотности. Они подобны тем, которые в гораздо большем масштабе рождают рукава спиральных галактик. Затем эти волны воздействуют на формирующиеся планеты, выталкивая их с их круговых орбит на орбиты с более высоким эксцентриситетом.

Вторая гипотеза предполагает, что в некоторых случаях молодая планетная система начинается с формирования нескольких «суперпланет». Каждая из которых не менее массивна, чем Юпитер. Мощные гравитационные взаимодействия между этими гигантскими мирами заставляют их раскачиваться. И поэтому они могут оказаться на орбитах с большим эксцентриситетом. Причем некоторые из них находятся при этом очень близко к центральной звезде. А другие намного дальше. Интересное предсказание этой модели можно проверить. Ведь получается что система, имеющая один эксцентрический юпитер, близкий к родительской звезде, должна содержать по крайней мере еще одну массивную планету. Вероятно находящуюся намного дальше от звезды.

Газовый гигант

Газовый гигант — это большая планета, состоящая в основном из водорода и гелия. Еще в ее составе может быть некоторое количество метана, аммиака и других легких веществ. Такие планеты должны иметь прочное металлическое ядро. Вокруг которого сконцентрировались более легкие материалы, составляющие основную часть космического объекта.

Четыре газовых гиганта Солнечной системы, в порядке удаления от Солнца, это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Однако самый большой из них, Юпитер, иллюстрирует, почему термин «газовый гигант» (придуманный, кстати, писателем-фантастом Джеймсом Блишем) является несколько неправильным. Да, помимо внушительного твердого ядра, Юпитер также имеет много водорода. Однако этот водород вовсе не газ. Он существует на Юпитере либо в жидкой, либо, на больших глубинах, даже в твердой, квазиметаллической форме!

Большинство открытых экзопланет кажутся газовыми гигантами. Хотя это всего лишь эффект отбора. Он связан с тем фактом, что современные методы обнаружения сильно смещены в сторону поиска массивных планет.

Считается, что верхний предел массы газовых гигантов примерно в 13 раз превышает массу Юпитера. Теоретики предполагают, что давления внутри такого объекта достаточно, чтобы вызвать умеренный уровень синтеза дейтерия. Этот процесс производит достаточно тепла, чтобы объект тускло светился, как коричневый карлик. Газовые гиганты также называют юпитерианами. Или планетами типа Юпитер.

Гигантская планета

Планета-гигант — это планета, которая намного больше и массивнее Земли. С практической точки зрения это вероятно означает, что все планеты-гиганты являются газовыми гигантами. Поскольку трудно понять, как планета, состоящая исключительно из камней и металла, могла накопить достаточно материала в протопланетной туманности , чтобы иметь такие огромные размеры.

Горячий Юпитер

Горячие юпитеры представляют собой экзопланеты, сходные по массе с Юпитером. Они имеют удивительно маленькие круговые орбиты вокруг своих центральных звезд, и период обращения менее 10 дней. Открытие этого класса планет было полной неожиданностью для астрономов. И заставило теоретиков полностью пересмотреть и уточнить модели формирования планет. Прототипом горячего юпитера является планета с массой 0,44 Юпитера, обнаруженная около звезды 51 Пегаса. Радиус ее орбиты менее одной восьмой расстояния от Меркурия до Солнца.

Советуем почитать  Какой цвет имеет наша Луна на самом деле?

Считается, что температура поверхности таких миров колеблется от 1000 до 1700 ° C. Хотя вполне возможно, что это огромные шары из камня и металла, гораздо более вероятно, что это газовые гиганты. И по составу они похожи на Юпитер. Расчеты показывают, что даже при таких высоких температурах большое гравитационное притяжение этих планет позволило бы им с легкостью сохранять массивную водородную атмосферу. Основная трудность для астрономов заключается не в объяснении того, как такие планеты могли выжить на таких близких орбитах. А в том, как они вообще там оказались. Ведь общепринятые теории предполагают, что планеты-гиганты должны формироваться только на прохладных окраинах протопланетного диска.

горячий Юпитер
Горячий Юпитер. Представление художника. Из открытых источников.

Ледяной гигант

Уран и Нептун когда-то относились вместе со своими более крупными соседями Юпитером и Сатурном к категории газовых гигантов. Теперь однако признано, что они отличаются от последних по составу. И в основном состоят из более тяжелых летучих веществ, известных под общим названием «льды». По этой причине они и любые подобные им экзопланеты известны как ледяные гиганты.

Пульсарная планета

Вопреки всем ожиданиям, в 1991 году именно на орбите вокруг пульсара была обнаружена первая подтверждённая планетарная система помимо нашей. Рассматриваемый объект — это миллисекундный пульсар, известный как PSR 1257+12. С тех пор было объявлено об открытии нескольких других планет вокруг миллисекундных пульсаров. Их сделали с использованием метода синхронизации пульсаров. Хотя в большинстве случаев такие миры до сих пор ожидают подтверждения. Природа и происхождение этих странных миров являются предметом споров. Возможно, пульсарные планеты сформировались обычным образом до того, как их звезда взорвалась как сверхновая. Однако то, как они пережили это событие – абсолютно непонятно.

И проблема не в том, что сверхновая уничтожит любые близлежащие планеты (и при этом, безусловно, испепелит любую жизнь на их поверхности). А в том, что она однозначно ослабит гравитационные узы, скрепляющие планетарную систему. Планета, вращающаяся вокруг звезды, которая внезапно потеряла большую часть своей массы, просто улетела бы в космос. Альтернативный и более вероятный сценарий состоит в том, что пульсарные планеты образовались уже после того, как появился пульсар.

Считается, что миллисекундные пульсары вращаются так быстро, потому что они получили материал от звезды-компаньона. Планеты, по всей видимости, тоже могли конденсироваться из части этого материала. В тот время, когда он попадал в аккреционный диск на орбите вокруг пульсара.

Но как бы они не появились, эти странные и неожиданные миры не представляют прямого биологического интереса. Основная последовательность продолжительность жизни массивных звезд, которые являются предшественниками пульсаров, вероятно, слишком коротка, чтобы позволить развиться какой-либо жизни. Даже при наличии поблизости подходящих планет. К тому же планеты, сформировавшиеся возле пульсара, будут постоянно подвергаться воздействию высокоэнергетического излучения. В том числе рентгеновского и гамма-излучения. Что сделает их бесплодными и безжизненными.

Планета-сирота

Планета-сирота — это планета, по какой-то причине потерявшая гравитационную связь со своей родительской звездой. Она свободно перемещается в межзвездном пространстве. Появляется все больше свидетельств того, что такие независимые миры довольно распространены в космосе.

Новые теоретические модели, разработанные для объяснения необычных орбит горячих и эксцентрических юпитеров предполагают, что формирование планет может быть гораздо более динамичным процессом, чем предполагалось ранее. Межпланетный бильярд, который, по-видимому, всегда имеет место в зачаточных системах миров, особенно в тех, которые изначально имеют несколько объектов класса юпитер, часто может приводить к тому, что планеты отбрасываются от своих родных звезд на траекториях вылета из планетной системы. Некоторые теоретические модели предполагают, что планеты также могут часто выбрасываться в межзвездное пространство, если они формируются в двойных или множественных звездных системах.

Реальные примеры планет-изгоев могли быть обнаружены в районе скопления Трапеция в туманности Ориона. Согласно результатам исследования, опубликованного в 2000 году, 13 субзвездных объектов, обнаруженных в Орионе, имеют массу ниже предела, необходимого для того, чтобы такое тело спровоцировало горение дейтерия и превратилось в коричневый карлик.

На первый взгляд кажется, что сбежавшие миры без согревающих их солнцеподобных звезд наверняка были бы безжизненными. Тем не менее согласно одному из предположений, нельзя исключать возможность существования обитаемых планет земного типа, блуждающих в межзвездном пространстве. Если бы планета размером с Землю была выброшена из своей планетной системы в течение нескольких миллионов лет после ее образования, она все еще могла бы быть покрыта водородом. Эта водородная оболочка предотвратит утечку большей части тепла, выделяемого внутренней радиоактивностью. Это может сохранить планету-изгой теплой. И, возможно даже, имеющую жидкую воду. Вулканическая активность и молнии могли бы обеспечить локальные колебания температуры, способствующие возникновению, по крайней мере, примитивных форм жизни.

Советуем почитать  Опасное Солнце
планета-сирота
Планета-сирота. Представление художника. Из открытых источников.

Суперземля

Суперземля — это большая планета земной группы, с массой до 10 раз больше массы Земли. Суперземли могут быть одними из самых распространенных типов планет в нашей Галактике. И некоторые из них могут оказаться хорошо подходящими для жизни. Астрономы обнаружили уже несколько десятков таких миров. Но по большей части они не смогли точно определить их свойства. Потому что такие планеты не проходят перед своими центральными звездами, если смотреть с Земли. Такие транзиты показывают размер планеты, позволяя сделать вывод о ее плотности и составе.

Первая транзитная суперземля была обнаружена космическим аппаратом CoRoT в 2009 году. Эта планета, названная CoRoT-7b, находится так близко к своей центральной звезде, что одно из ее полушарий может быть постоянно покрыто лужами из расплавленной лавы. Еще одна суперземля, также обнаруженная в 2009 году, — GJ 1214b. Отношение объема к массе этой планеты и ее расстояние от звезды-хозяина позволяют предположить, что большая ее часть может состоять из жидкой воды.

В 2011 году астрономы, использующие инструмент HARPS в обсерватории Ла Силья в Чили, объявили об открытии среди группы из 50 новых экзопланет типа суперземля в обитаемой зоне ее центральной звезды. HD85512b, которая примерно в 3,6 раза массивнее Земли, находится на орбите, которая предполагает, что температура ее поверхности колеблется от 30° до 50°C. И ее атмосфера очень влажная.

Планеты земной группы

Планета земной группы — это относительно небольшая планета высокой плотности с твердой каменистой поверхностью. Планетами земной группы Солнечной системы являются Меркурий, Венера, Земля и Марс. Десятки планет земной группы также были обнаружены на орбитах вокруг других звезд. Пока неизвестно, похожи ли эти небольшие экзопланеты по составу на Землю и ее соседей тем, что состоят в основном из силикатной породы с железоникелевым ядром. Ученые высказывали предположение о существовании углеродных планет, железных планет и планет земной группы без ядра.

Учитывая новые полученные данные после серии совершенных открытий, Международный астрономический союз потратил два года, изучая все материалы. И в итоге созвал общее собрание астрономов. Это случилось в 2006 году. Ученые собрались, чтобы проголосовать за определение того, что такое планета. Присутствующие делегаты проголосовали за определение, которое исключило Плутон, Эриду и любые другие объекты, близкие к ним по размерам, из категории «планета».

По новым правилам «карликовой планетой» мог считаться объект, вращающийся вокруг Солнца. Он должен быть круглым, или приблизительно круглым. Но меньшим по размерам, чем Меркурий. Объект также должен находиться в одной области с несколькими другими объектами, вращающимися вокруг него, например, в поясе астероидов. МАС признал пять объектов карликовыми планетами – Цереру, Плутон, Эриду, Макемаке и Хаумеа. Но есть еще несколько других миров, которые в один прекрасный день могут быть классифицированы как карликовые планеты в соответствии с их характеристиками, такие как Квавар, Седна, Орк и Салация. Для определения их характеристик необходимо производить дополнительные наблюдения. А это достаточно трудоемко. Поскольку эти объекты значительно удалены от Земли и имеют небольшие размеры. По мнению некоторых астрономов, в Солнечной системе и поясе Койпера может существовать до 200 карликовых планет.

Не трогайте Плутон!

Однако даже спустя годы после голосования все еще остались ученые, которые относятся к Плутону как к планете. Например, НАСА в начале 2014 года опубликовала видео, в котором нескольких ораторов на Научной конференции по Плутону, проходившей в июле 2013 года, неоднократно называли этот мир «планетой». Кроме того, такие люди, как Алан Штерн из НАСА, регулярно представляют свои аргументы в пользу того, почему Плутон все еще следует рассматривать как планету. Он ссылается на проблемы с определением МАС, что планеты обязательно должны «расчистить мусор» вокруг себя.

Миссия New Horizons, побывав в районе Плутона, подлила масла в огонь происходящих споров. Так как обнаруженные сложные геологические особенности объекта, по мнению многих ученых, как нельзя лучше подтверждают его первоначальный статус.

Поиски новых миров продолжаются. Причем наиболее ярким примером этому является поиск «Планеты Девять». Это теоретическая планета, которая может влиять на орбиты объектов в поясе Койпера. Если она существует, ее диаметр в четыре раза превышает диаметр нашей планеты. И она в 10 раз ее массивней.

Понравилась статья? Поделитесь ей в социальных сетях! Огромное спасибо!
Живой Космос