Formalnie we wszechświecie jest tylko osiem planet. Czas to zmienić

Część z nas pamięta pewnie czasy, gdy znaliśmy tylko planety w Układzie Słonecznym - a wciąż szukamy tej jeszcze jednej, brakującej do kompletu. Astronomowie choć przypuszczali, że natura nie powinna być tak oszczędna, nie mieli żadnych argumentów na potwierdzenie hipotezy o powszechności układów planetarnych w kosmosie.

Przed 2006 r. nie istniała oficjalna definicja planety, ale powszechnie uznawaliśmy za takie obiekty Merkurego, Wenus, Ziemię, Marsa, Jowisza, Saturna, Urana, Neptuna i Plutona. W 2006 r. po raz pierwszy Miedzynarodowa Unia Astronomiczna oficjalnie zdefiniowała pojęcie planety. Jednocześnie wprowadzono do naszej świadomości nową kategorię planet karłowatych, do których włączono zdegradowanego z miana planety Plutona.

Oficjalna definicja planety adoptuje jednak stare kryterium orbitalne - Słońce musi być obiektem, który obiega obiekt traktowany jako planeta. A przecież planety pozasłoneczne nie obiegają Słońca. No właśnie, planety czy jednak innego typu ciała niebieskie? Bo planeta pozasłoneczna to wciąż planeta, a nie coś odmiennego. W 2017 r. pojawiła się bardzo odważna propozycja definicji planety, która to miano przypisałaby nawet księżycom, ale nic z tego nie wynikło.

Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU, International Astronomical Union) to gremium, w którego skład wchodzi 12 tysięcy astronomów, a którego zadaniem jest nadzorowanie rozwoju tej nauki na świecie. IAU decyduje o definicjach obiektów, ich nazewnictwie. To IAU w 1928 r. określiło oficjalnie znane nam dziś granice 88 gwiazdozbiorów na niebie, a nie jakieś nadrzędne prawa czy też astrologowie w zamierzchłej przeszłości.

Formalnie dopiero uznanie przez IAU konkretnej definicji za poprawną, czyni ją uznaną przez astronomów na całym świecie. Nawet jeśli z naukowego punktu widzenia ta definicja obowiązuje, ma sens, i jest stosowana bez akceptacji IAU. Taką problematyczną definicją jest określenie planety. To zaakceptowane przez IAU w 2006 roku zakłada, że jest to ciało niebieskie, które:

• znajduje się na orbicie wokółsłonecznej,
• ma masę pozwalającą osiągnąć stan równowagi hydrostatycznej, który wiąże się z uzyskaniem kształtu zbliżonego do kuli,
• jest zdolne do oczyszczenia swojego otoczenia z większości innej materii.

Od razu widać, że pierwszy punkt czyni tę definicję bardzo wąską w świetle obecnej wiedzy astronomicznej, ale nawet wiedzy z 2006 r. Bo nie pasują do niego nie tylko planety obiegające inne gwiazdy w kosmosie, ale też planety, które samotnie przemierzają kosmos, nie będąc powiązane grawitacyjnie z żadną gwiazdą.

I choć pozostałe punkty definicji, a także zwyczajowe rozumienie pojęcia planeta, sprawdzają się w świecie, w którym miano planety przyznano tysiącom obiektów, to formalnie tylko osiem ciał niebieskich spełnia wszystkie założenia IAU.

W 2006 r. lista planet pozasłonecznych obejmowała 209 obiektów. W 2024 r. w ten sposób zaklasyfikowano już 6600 ciał niebieskich. Na dodatek, rozwój technologii obserwacyjnych ułatwił detekcję planet mniejszych rozmiarami. Początkowo odkrywaliśmy bowiem przede wszystkim wielkie globy, podobne do Jowisza, a nawet masywniejsze, bo tylko one manifestowały się dobrze w danych obserwacyjnych.

Nie jest więc zaskoczeniem, że wśród planetologów pojawiła się chęć przeforsowania nowej oficjalnej definicji planety. Takiej, która nie tylko zaakceptuje obfitość planet w kosmosie, ale też lepiej i prościej niż dotychczas opisze ciało planetarne. Jednym ze zwolenników tych zmian jest Jean-Luc Margot z Uniwersytetu Kalifornijskiego, który na najbliższym Zgromadzeniu Ogólnym IAU w sierpniu 2024 r. w Kapsztadzie (RPA), chce poddać pod dyskusję nową definicję planety.

Ta definicja zakłada, że planetą jest ciało niebieskie, które:

• okrąża jedną lub więcej gwiazd, brązowych karłów lub pozostałości gwiazd,
• ma masę większą niż 10^23 kg,
• a zarazem jest mniej masywna niż 13 mas Jowisza.

Takie określenie planety eliminuje niejasne dziś zdaniem naukowców kryteria powiązane z oczyszczeniem swojego otoczenia. Dzięki tej definicji moglibyśmy formalnie po raz pierwszy uznać Aleksandra Wolszczana za współodkrywcę pierwszych planet poza Układem Słonecznym.

Pierwsze kryterium jest oczywiste, eliminuje ograniczenie kosmosu z planetami jedynie do Układu Słonecznego. Drugie kryterium ma czynić zadość innym dotychczasowym wymogom. Obiekt o masie 10^23 kg jest sto razy masywniejszy niż najmniej masywne ciała niebieskie, które w Układzie Słonecznym są wyłącznie okrągłe. To trochę życzenie, bo nie wiemy jakie są dokładnie kształty planet pozasłonecznych, a obserwacje nawet w Układzie Słonecznym nie obejmują wszystkich obiektów. Dlatego masa ma być lepszym kryterium, niż kryterium kształtu. Poza tym tak masywne obiekty są w stanie dominować dynamicznie w swoim otoczeniu, co również pasuje do kryterium dotychczas stosowanego przez IAU.

Ostatnie kryterium nowej definicji ma wyłączać zbyt masywne obiekty jowiszopodobne, które są już w stanie zapalić reakcje syntezy termojądrowej w swoim wnętrzu, co czyni je brązowymi karłami.

W świetle propozycji nowej definicji planety można zadać sobie pytanie, czy Pluton odzyska w ten sposób to utracone prawie dwie dekady temu miano. Tak chciałoby pewnie wielu miłośników astronomii, ale i naukowców. Odpowiedź brzmi niestety - nie.

Pluton waży około 1,31*10^22 kg, czyli dziesięć razy za mało, by uznać go za planetę. Dla porównania Merkury ma masę 3,3*10^23 kilograma, czyli bliską granicy uznania za planetę. Co ciekawe tylko około dwa razy mniej masywny jest Ganimedes, największy naturalny satelita w Układzie Słonecznym. Masa pasuje do definicji planety, jednak ten księżyc obiega Jowisza, a dopiero wraz z nim Słońce. Ziemia jest ponad 18 razy masywniejsza od Merkurego.

Czy definicja, którą zaproponują IAU planetolodzy ma szanse stać się ostateczną? Trudno powiedzieć, zresztą Jean-Luc Margot i współpracownicy chcą by ich propozycja rozpoczęła dyskusję nad problemem, a niekoniecznie była jej zwieńczeniem. Zresztą IAU od 2018 r. pracuje już nad definicją planety pozasłonecznej, która zbiega się częściowo z nową propozycją - dopuszcza orbitowanie wokół innych gwiazd i ich pozostałości, a także nakłada wspomniany limit 13 mas Jowisza. To dobry znak, że te prace nie pójdą na marne.

Dla większości ludzi na Ziemi problem z jakim borykają się astronomowie jest pewnie kompletnie nieistotny. Z perspektywy naukowców również ważniejsza wydaje się dokładna wiedza na temat konkretnych własności obiektu, a nie jego formalne nazewnictwo. Jednak pojęcie planety jest na tyle mocno zakorzenione w naszej świadomości, że dobrze byłoby, gdyby co chwila nie zmieniano jej oficjalnej definicji.

Źródło: Urania, inf. własna