تعریف واقعی سیاره چیست و آیا در آینده می‌توان تعریف دقیق‌تری از آن داشت؟ این همان چیزی است که مطالعه اخیر منتشر شده در مجله علوم سیاره ای امیدوار است به آن بپردازد، زیرا تیمی از محققان از ایالات متحده و کانادا پتانسیل تعریف جدیدی از ‘سیاره’ را بررسی کردند.
این مطالعه پتانسیل به چالش کشیدن تعریف طولانی مدت ارائه شده توسط اتحادیه بین المللی نجوم (IAU) را دارد که قطعنامه B5 IAU را در سال ۲۰۰۶ ایجاد کرد و منجر به تنزل رتبه پلوتو از ‘سیاره’ به ‘سیاره کوتوله’ شد.
در اینجا، Universe Today این تحقیق باورنکردنی را با نویسنده اصلی مطالعه، دکتر ژان لوک مارگوت، که استاد گروه زمین، سیاره‌شناسی و علوم فضایی در دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس است، در مورد انگیزه این مطالعه مورد بحث قرار می‌دهد. نتایج قابل توجهی، چه اقداماتی برای اجرای تعریف جدیدش توسط IAU باید انجام شود و آیا دکتر مارگو فکر می‌کند که پلوتو باید دوباره به عنوان یک سیاره طبقه‌بندی شود.
بنابراین، انگیزه پشت این مطالعه چه بود؟
دکتر مارگو به Universe Today می‌گوید: قطعنامه B5 IAU مشکل‌ساز است – مبهم است و سیارات فراخورشیدی را حذف نمی‌کند – و مشکلات به خودی خود برطرف نمی‌شوند.
‘جامعه ما و عموم مردم مستحق تعاریف بهتری برای اصطلاحات مهم اخترفیزیکی مانند ‘سیاره’ و ‘ماهواره’ هستند. ما ۱۸ سال فرصت داشته ایم تا مشکلات را شناسایی کرده و راه های احتمالی را در نظر بگیریم. دلایل خوبی وجود دارد که باور کنیم در این زمینه مجهزتر هستیم. سال ۲۰۲۴ نسبت به سال ۲۰۰۶ نتیجه خوبی داشته باشد.’
طبق قطعنامه B5 IAU، تعریف فعلی سیاره به شرح زیر است:
الف) در مداری به دور خورشید است،
(ب) دارای جرم کافی برای گرانش خود برای غلبه بر نیروهای صلب بدن به طوری که شکل تعادل هیدرواستاتیکی (تقریباً گرد) به خود می گیرد، و
ج) محله اطراف مدار خود را پاکسازی کرده است.
متأسفانه، این منجر به تنزل رتبه پلوتو از یک سیاره به یک سیاره کوتوله شد زیرا معیارهای (ج) را برآورده نمی کرد.
علاوه بر این، IAU Resolution B5 خود را به سیاراتی در منظومه شمسی محدود می‌کند، مخصوصاً مربوط به سیاراتی است که به دور یک ستاره می‌چرخند. در مقابل، حدود ۵۰ سیاره فراخورشیدی تایید شده است که به دور یک ستاره در یک سیستم دوتایی (دو ستاره) می چرخند. بنابراین، یک تعریف جدید IAU که سیارات فراخورشیدی را در بر می گیرد، می تواند به ایجاد چارچوب بهتری برای سیارات در سراسر کیهان کمک کند.
در حالی که قطعنامه B5 IAU به عنوان یک تعریف کیفی (غیر ریاضی) برای سیارات در نظر گرفته می شود، این مطالعه اخیر تلاش کرد تا یک تعریف کمی (ریاضی) یا طبقه بندی سیاره ای (طبقه بندی) ایجاد کند که می تواند سیارات و ماهواره ها (قمرها) را هم در درون و هم فراتر از منظومه شمسی ما در بر گیرد.
برای انجام این کار، محققان از یک سری معادلات برای محاسبه ‘توانایی یک جسم سیاره ای برای پاک کردن یک منطقه’ استفاده کردند که با معیارهای (c) قطعنامه B5 IAU مطابقت دارد، با هدف تعیین اندازه تقریبی که یک جسم سیاره ای باید داشته باشد. ‘پاکسازی یک منطقه’.
همچنین از معادلات اضافی برای تعیین تفاوت بین یک سیاره و یک ماهواره استفاده شد. بنابراین، برخی از مهمترین نتایج این مطالعه چه بوده است؟
دکتر مارگو به Universe Today می‌گوید: «ما پیشنهاد می‌کنیم که اجسام سیاره‌ای را می‌توان بر اساس ویژگی‌هایی طبقه‌بندی کرد که به راحتی قابل اندازه‌گیری هستند: عناصر مداری و جرم‌ها».
‘ما متوجه شدیم که خوشه‌بندی بدون نظارت اجرام منظومه شمسی بر اساس عناصر و جرم‌های مداری، گروه‌های متمایزی را به دست می‌دهد. این خوشه‌بندی نشان می‌دهد که ماهواره‌ها از سیارات متمایز هستند، و نشان می‌دهد که ۸ سیاره از همه اجرام دیگر متمایز هستند. حضور این گروه‌ها و شکاف‌های بین این گروه‌ها خطوط تقسیم طبیعی را برای طبقه‌بندی سیاره‌ای ایجاد می‌کند.
دکتر مارگو ادامه می دهد، ما بر تمرکز بر توانایی پاکسازی یک منطقه در یک بازه زمانی مشخص به جای وضعیت پاکسازی یک منطقه تاکید می کنیم. اولی قوی است و به راحتی قابل اندازه گیری و مشاهده است، دومی به سختی اجرا می شود و برای تعیین کمیت مشکل است.
ما یک مقیاس زمانی پاکسازی واحد را پیشنهاد می‌کنیم که برای همه ستارگان، بقایای ستاره‌ای و کوتوله‌های قهوه‌ای قابل اجرا باشد. ما تعریفی را پیشنهاد می‌کنیم که با توصیه‌های IAU همراستا باشد، اما مشکلات احتمالی مربوط به این توصیه‌ها را نیز بررسی می‌کنیم. ما یک پیشنهاد ساده‌تر و مبتنی بر جرم را پیشنهاد می‌کنیم. که از برخی از این مشکلات جلوگیری می کند.
این پیشنهاد شامل تعریف زیر است:
سیاره یک جرم آسمانی است که
(الف) به دور یک یا چند ستاره، کوتوله‌های قهوه‌ای یا بقایای ستاره‌ای می‌چرخد، و
(ب) جرم بیشتری از ۱۰۲۳ کیلوگرم دارد و
ج) از ۱۳ جرم مشتری (۲.۵ × ۱۰۲۸ کیلوگرم) جرم کمتری دارد.
ماهواره یک جرم آسمانی است که به دور یک سیاره می چرخد.
IAU که مقر آن در پاریس، فرانسه است، در ۲۸ ژوئیه ۱۹۱۹ در بروکسل، بلژیک با هدف ترویج و بهبود همه جنبه های نجوم، از جمله تحقیقات علمی، اطلاع رسانی عمومی، و آموزش جهانی تشکیل شد.
از ماه مه ۲۰۲۴، IAU از ۹۲ کشور و ۱۲۷۳۸ عضو تشکیل شده است. IAU در طول تاریخ خود ۳۲ مجمع عمومی را با هدف ایجاد پروتکل علمی یا در مورد سیارات، ارائه تعریف جدیدی در بیست و ششمین مجمع عمومی در سال ۲۰۰۶ برگزار کرده است.
نمونه‌هایی از قطعنامه‌های اخیر عبارتند از محافظت از نجوم رادیویی در برابر تداخل رادیویی و پیشرفت در نجوم فرابنفش، هر دو در سی و یکمین مجمع عمومی در سال ۲۰۲۱. بنابراین، برای اجرای این سه معیار برای تعریف سیارات چه اقداماتی باید انجام شود؟
دکتر مارگو به Universe Today می‌گوید: سازمان بین‌المللی انرژی برای بررسی و رای‌گیری در مورد قطعنامه‌های پیشنهادی فرآیندی مشخص دارد.
‘به نظر من، IAU باید روند تعیین شده خود را دنبال کند و همه پیشنهادات منطقی را در نظر بگیرد. ما در سال ۲۰۲۴ ناموفق بودیم، اما احتمالاً قبل از مجمع عمومی ۲۰۲۷ مجددا ارائه خواهیم کرد و امیدواریم که در آن نتیجه مثبت تری حاصل شود. زمان.’
همانطور که اشاره شد، انگیزه این مطالعه از قطعنامه B5 IAU در سال ۲۰۰۶ استخراج شد که تعریف جدیدی از سیاره را ارائه کرد که منجر به تنزل رتبه پلوتو از سیاره به سیاره کوتوله بر اساس معیارهای جدید شد.
این بلافاصله با شک و تردید جامعه علمی مواجه شد، از جمله دکتر آلن استرن، که محقق اصلی مأموریت افق های جدید است که در سال ۲۰۱۵ از پلوتون بازدید کرد، در حالی که پلوتو کمتر از یک سال پس از پرتاب نیوهورایزنز در اوایل سال ۲۰۰۶، تنزل رتبه را به خود اختصاص داد.
این عقب نشینی در سیاست نیز دیده شد، زیرا چندین دولت ایالتی، از جمله کالیفرنیا، نیومکزیکو، و ایلینوی، علنا تنزل رتبه را محکوم کردند. بنابراین، به نظر دکتر مارگو، آیا باید پلوتون را دوباره به عنوان یک سیاره طبقه بندی کرد؟
دکتر مارگو به Universe Today می گوید: پلوتو یک جرم سیاره ای شگفت انگیز است که ارزش اکتشاف را دارد.
با این حال، طبقه‌بندی پلوتون با هشت سیاره منطقی نیست. ممکن است نگرانی‌های موجهی در مورد وسعت و دقت تعریف سیاره IAU در سال ۲۰۰۶ وجود داشته باشد، اما حداقل نتیجه قطعنامه IAU معقول بود: پلوتون به این سیاره تعلق نداشت. هشت سیاره و باید به کلاس دیگری اختصاص داده شوند، کار ما بر روی پلوتون متمرکز نیست، بلکه بر روی کمی کردن و تعمیم تعریف سیاره است.
تا لحظه نگارش این مقاله، ناسا وجود ۵۶۹۰ سیاره فراخورشیدی را تایید کرده است و این تعداد روزانه با سرعت ثابتی به رشد خود ادامه می دهد، که به این معنی است که تعداد سیارات فراخورشیدی که به دور چندین ستاره می چرخند نیز افزایش خواهد یافت.
بنابراین، تعریف جدیدی از سیاره می‌تواند چارچوب بهتری برای شناسایی و توصیف سیارات فراخورشیدی و ماهواره‌های مربوطه آنها (ماه‌های فراخورشیدی) فراهم کند که ما به کاوش در کیهان ادامه می‌دهیم.
این مطالعه اخیر می تواند با توسعه یک رویکرد کمی برای تعریف سیارات و ماهواره ها چه در منظومه شمسی و چه فراتر از آن، به ایجاد این چارچوب کمک کند، که می تواند به شکل گیری درک ما از جهان و جایگاه ما در آن کمک کند. علاوه بر این، استفاده از ریاضیات برای ایجاد یک تعریف جدید می‌تواند هر گونه ذهنیتی را از تعریف سیارات نیز حذف کند.
دکتر مارگو به Universe Today می‌گوید: در پیشنهاد ما چیزی برای کوچک نگه داشتن تعداد سیارات طراحی نشده است.
تحلیل خوشه‌بندی کاملاً آگنوستیکی درباره احساسات انسان است. می‌توانست منجر به گروهی متشکل از ۸ سیاره، ۱۲ سیاره یا ۵۰ سیاره شود و ما دقیقاً همین کار را انجام می‌دادیم. ۸ سیاره را شناسایی کرد.
‘خوانندگانی که از اینکه اجسام کوچکتر به عنوان سیاره شناخته نمی شوند ناراحت هستند، باید از این واقعیت که این اجرام ارزش کمتری برای اکتشاف ندارند احساس آرامش کنند. آرایش طبقه بندی در یک گروه یا گروه دیگر نشانگر اهمیت علمی نیست.’
چگونه این تعریف جدید به دانشمندان در درک بهتر سیارات و سیارات فراخورشیدی در سال ها و دهه های آینده کمک می کند؟ فقط زمان مشخص خواهد کرد و به همین دلیل است که ما علم داریم!
این مقاله در ابتدا توسط Universe Today منتشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.
