Waarom Pluto een planeet is en Eris Is Too (Op-Ed)

Tim DeBenedictis is de hoofdontwikkelaar van de SkySafari-lijn van iOS- en Android-apps op Simulation Curriculum, de makers van Starry Night, SkySafari en de gratis Pluto Safari-app. DeBenedictis schrijft sinds de middelbare school astronomiesoftware en studeerde in 1993 af aan het MIT met een diploma in de aard-, atmosferische en planetaire wetenschap. Gepassioneerd door de ruimte is DeBenedictis autodidact in de mechanische en elektrotechnische techniek en heeft hij zijn eigen microsatelliet in de ruimte gelanceerd. Hij heeft dit artikel bijgedragen aan Professionele voices van ProfoundSpace.org: Op-Ed & Insights.

De Internationale Astronomische Unie (IAU) heeft het verkeerd. Ons zonnestelsel heeft 10 planeten.

Terwijl NASA's New Horizons-ruimtevaartuig zijn weg zoekt naar de koude buitengebieden van ons zonnestelsel om Pluto voor het eerst van dichtbij te bekijken, is de tijd rijp om de definitie van een planeet in 2006 van de Internationale Astronomische Unie (IAU) te herzien , wat resulteerde in de "degradatie" van Pluto van planeet tot ambigue dwergplaneetstatus.

Pluto's plaats

Voor degenen die niet bekend zijn met de problemen die hebben geleid tot die zeer controversiële beslissing, hier is een korte samenvatting: het begon met Pluto zelf, ontdekt op 18 februari 1930, door Clyde Tombaugh, een jonge Amerikaanse astronoom die werkt op Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona. Pluto bleek nogal ongelijk aan de andere acht grote objecten in een baan om de zon. Pluto is veel kleiner dan Mercurius en slechts tweederde van de grootte van de maan van de aarde. Zijn baan is gekanteld en excentriek, waarbij hij Neptunus kruist. Geen andere planeet handelde zo. In 2000 vonden astronomen andere objecten in een baan om de zon in het diepe buitenste zonnestelsel, met kwaliteiten die erg op Pluto's lijken. Ze kregen namen als Sedna, Quaoar, Ixion, Varuna, Makemake en Haumea. Velen waren dichtbij (maar niet helemaal gelijk) aan Pluto in grootte. Ze hadden allemaal gekantelde, excentrische banen; nogal wat van die banen kruisten Neptunus.

Het omslagpunt kwam in 2005. California Institute of Technology, astronoom Mike Brown, samen met Tsjaad Trujillo van Gemini Observatory en David Rabinowitz van de Yale University, ontdekten een nieuw massief lichaam in het zonnestelsel. Dit nieuwe lichaam, waarvan de astronomen laatstgenoemden Eris noemden, was bijzonder opmerkelijk: niet alleen beschikte het over een maan, maar op dat moment werd deze groter geacht dan Pluto. Latere observaties onthulden dat Eris en Pluto bijna identiek van grootte zijn, hoewel Pluto waarschijnlijk enkele kilometers groter is. Aanvankelijk had Brown het pas ontdekte lichaam Xena genoemd (naar de protagonist van het gelijknamige tv-programma, met een sneaky Planet X-referentie). Hoewel de naam Xena niet bleef plakken, doopte de IAU het later officieel - en treffend - het Eris naar de Griekse godin van chaos en onenigheid.

Dus het leek heel duidelijk dat als Pluto de negende planeet van ons zonnestelsel was, Eris dan de 10e zou zijn. En als Eris en Pluto planeten waren, waarom zouden Makemake en Haumea dan ook niet als planeten moeten worden beschouwd? En wat als er nog grotere objecten te ontdekken zijn? Waarom zou het zonnestelsel niet 15 planeten hebben, of 40? (Kun je je het mnemonische apparaat voorstellen dat nodig zou zijn om 40 planeten in het zonnestelsel te onthouden ?!)

Voor allen die de planeetstatus aan deze objecten wilden toekennen, stond een even onvermurwbaar kamp erop dat geen van deze objecten, waaronder Pluto, het plan verdiende om planeten te worden genoemd, en dat ons zonnestelsel slechts acht objecten bevatte die de planeetstatus waard waren. Neptunus zou de laatste en laatste zijn.

Een verslechtering van het probleem

Met de bedoeling om het debat voor eens en voor altijd op te lossen, ontmoetten leden van de IAU elkaar in 2006. Ze brachten dagen door met discussiëren over het vaststellen van eenduidige definities voor de objecten in ons zonnestelsel. Uiteindelijk werd resolutie 5A geboren:

RESOLUTIE 5A

De IAU besluit daarom dat planeten en andere lichamen in ons zonnestelsel, behalve satellieten, op de volgende manier in drie verschillende categorieën worden gedefinieerd:

(1) Een planeet is een hemellichaam dat (a) in een baan rond de zon staat, (b) voldoende massa heeft voor zijn zelfzwaartekracht om starre lichaamskrachten te overwinnen zodat het een hydrostatische evenwicht (bijna ronde) vorm aanneemt, en (c) heeft de buurt rond zijn baan vrijgemaakt.

(2) Een dwergplaneet is een hemellichaam dat (a) in een baan rond de zon staat, (b) voldoende massa heeft voor zijn zelfzwaartekracht om starre lichaamskrachten te overwinnen zodat het een hydrostatische evenwicht (bijna ronde) vorm aanneemt [ 2], (c) de omgeving rond zijn baan niet heeft opgeruimd, en (d) geen satelliet is.

(3) Alle andere objecten, behalve satellieten, in een baan om de zon worden gezamenlijk aangeduid als kleine zonnestelsellichamen.

Dit zijn, om het scherp te zeggen, vreselijke definities. Ondanks zijn doelstelling om eenduidige definities te geven, bevat resolutie 5A eigenlijk het soort dubbelzinnigheid dat de meeste wetenschappelijke organisaties zouden uiten. Het voegt verwarring toe, lost weinig op en maakt niemand gelukkig.

Dus hoe werd dat de officiële definitie van een planeet? Een heel vreemde stem. Als u denkt dat een lage opkomst van kiezers beperkt is tot politiek, overweeg dan: slechts ongeveer 4 procent van de IAU-leden was aanwezig bij de stemming over resolutie 5A. Maar het waren reisschema's, geen apathie, die deze hopeloze opkomst veroorzaakten. U ziet dat de stemming plaatsvond op de laatste dag van de IAU-bijeenkomst, toen veel mensen moesten vertrekken om vluchten naar huis te nemen - 424 astronomen waren aanwezig, hoewel het IAU-lidmaatschap in 2006 net meer dan 10.000 bedroeg. Als gevolg hiervan verloor Pluto de status die hij al meer dan 80 jaar had en werd hij 's nachts een dwergplaneet. [Pluto Demoted: niet langer een planeet in zeer controversiële definitie]

De term 'dwergplaneet' zelf veroorzaakt verwarring.Je hoort mensen vaak zeggen dat Pluto nog steeds een planeet is, maar dat het nu toevallig een dwergplaneet is. Maar ondanks de naam beschouwt de IAU een dwergplaneet niet als een planeet - in tegenstelling tot een dwergster, die nog steeds een ster is, of een dwergsterrenstelsel, dat nog steeds een sterrenstelsel is. Tot zover het elimineren van ambiguïteit! Maar alleen het tegenstrijdige gebruik van de woordplaneet is niet het meest onduidelijke deel van de resolutie.

Resolutie 5A uit elkaar halen

Laten we resolutie 5A "Definitie van 'planeet' 'ontleden, een van de zes IAU-resoluties die werden aangenomen tijdens de slotceremonie van de Algemene Vergadering in 2006.

*Bijna ronde vorm. Er is hier een element van iets goeds. We voelen allemaal intuïtief aan dat een planeet rond moet zijn, of bijna. Maar wat is "bijna"? Hoe klonterig en hobbelig moet een voorwerp niet langer kwalificeren als een planeet of een dwergplaneet? Hoe soepel moet de "bal" zijn? De aarde, die we allemaal beamen is een planeet, is bijna rond op sommige schalen, maar op andere is dat niet zo. Als je op de bodem van de Grand Canyon staat, is de aarde niet eens in de buurt van bijna rond.

*De buurt opgeruimd. Ik heb geprobeerd jarenlang mijn hoofd rond deze zin te wikkelen, probeerde mezelf ervan te overtuigen dat het logisch is - maar ik kan het gewoon niet slikken. De IAU probeert uit te drukken dat een planeet niet alleen rond moet zijn, maar ook de dominante zwaartekracht zou moeten zijn in zijn lokale regio van het zonnestelsel. Dat is geen onredelijke positie. Zeker de aarde en Jupiter zijn de dominante objecten in hun lokale regio's. Neptunus is dat zeker ook. Hoewel Pluto's baan Neptunus kruist, forceert Neptunus Pluto in iets dat een 3: 2 resonantie wordt genoemd (want elke drie keer gaat Neptunus rond de zon, Pluto draait twee keer rond), waardoor botsing wordt voorkomen. Maar hebben al deze planeten in feite de buurt "ontruimd" rond hun banen? Nee. Pluto bevindt zich nog steeds duidelijk in de 'buurt' van Neptunus. Jupiter heeft trouwens twee bekende groepen asteroïden, de Trojaanse paarden, die Jupiter in zijn baan leiden en volgen. Wat dat betreft heeft de aarde de buurt ook niet "rond de baan" geruimd, waartoe iemand die de bijna-asteroïden zag die de atmosfeer van de aarde nabij Chelyabinsk, Rusland, op 15 februari 2013, of Tunguska, binnengingen, Siberië, op 30 juni 1908, kan getuigen. Dus zijn de aarde, Jupiter en Neptunus de dominante zwaartekrachtobjecten in hun lokale wijken? Ja, duidelijk. Hebben ze hun wijk geruimd? Nee. Niet op een afstand.

Andere wetenschappers hebben de kwestie overwogen. Alan Stern, hoofdonderzoeker voor de New Horizons-missie naar Pluto, liet weten dat hij het niet eens is met de IAU-resolutie. "Elke definitie die een planeet op de ene locatie toelaat, maar niet in een andere, is onwerkbaar." Neem de aarde. Verplaats hem naar de baan van Pluto en hij zal onmiddellijk worden gediskwalificeerd als een planeet ", zei Stern.

Het grootste probleem met de planeetdefinitie van de IAU is dat het een al-ambigu concept ("Wat is een planeet?") Vervangt door drie meer dubbelzinnige concepten ("bijna rond", "gewist" en "buurt"). Het enige definitieve deel van de IAU-resolutie waarover iedereen het eens kan zijn, is het eerste deel: (1) Een planeet bevindt zich in een baan rond de zon. Daarom is de maan geen planeet. Mijn 6-jarige nicht begrijpt dit intuïtief. Het is het enige deel van de IAU-definitie dat ik zou houden.

De uitgang

Laten we eens kijken naar enkele andere soorten definities die duidelijk en ondubbelzinnig zijn.

*Internationale grenzen. Het is goed begrepen dat het deel van Noord-Amerika ten noorden van 49 graden, tussen de Canadese provincies British Columbia, Alberta, Saskatchewan en Manitoba, en de Amerikaanse staten Washington, Idaho, Montana, North Dakota en Minnesota, Canada wordt genoemd, en de gedeelte onder die breedtegraad wordt de Verenigde Staten genoemd. Er is geen fysieke afbakening - geen rivier, geen bergketen - langs de 49e breedtegraad. Er is geen subtiele verandering in vegetatie of geologische structuur. Maar er is een harde, scherpe, duidelijk gedefinieerde, goed begrepen grens die ondubbelzinnig de vraag beantwoordt: "Wat is Canada?" Het is het land ten noorden van de 49e breedtegraad. Het passeert de 6-jaar-oude-nicht-test.

*Sterrenbeeld grenzen. Al in 1888 definieerde de IAU een ingewikkeld stel grenslijnen in de lucht, die precies de groepen sterren schetsten die gewoonlijk als sterrenbeelden werden aangeduid. Het verklaarde ook dat er 88 van deze sterrenbeelden zouden zijn. Lijnen werden zorgvuldig gekozen, om traditionele keuzes te respecteren over welke ster zou kunnen liggen in welke constellatie, en uiteindelijk waren de definities duidelijk. Er is geen onduidelijkheid over welk specifiek punt in de lucht binnen welke constellatie valt. En je kunt precies zien wanneer een bewegend hemellichaam (zoals Pluto) van de ene constellatie naar de andere zou kunnen oversteken. Het is een willekeurig overeengekomen maar duidelijk omschreven systeem van definities dat de astronomische gemeenschap al meer dan 100 jaar goed heeft gediend.

*De Karman-lijn die de rand van de ruimte bepaalt. Waar eindigt de atmosfeer van de aarde en de ruimte begint? Het is duidelijk dat er geen fysieke grens is. Er is geen luchtbel die de atmosfeer vasthoudt die je op weg naar het internationale ruimtestation moet doorboren. De lucht wordt dunner en dunner totdat je het kunt negeren. Maar in werkelijkheid blijven luchtmoleculen bestaan, zij het in kleinere aantallen, tot op een hoogte van vele duizenden kilometers en nog verder - inderdaad, sommige van deze luchtmoleculen hebben het tot nu toe misschien wel tot Pluto gehaald! Sinds de begindagen van bemande ruimtevluchten is een bijna universeel geaccepteerde definitie dat de ruimte begint op een hoogte van 100 kilometer (62 mijl).In feite wordt deze definitie aanvaard door de Fédération Aéronautique Internationale (FAI), een internationale normeringsinstantie voor luchtvaart en ruimtevaart. Piloten die meer dan 100 km hebben afgelegd, hebben officieel de titel van astronaut gekregen. Het is een andere willekeurige, maar breed geaccepteerde conventie die duidelijk en ondubbelzinnig is en gemakkelijk voorbijgaat aan de 6-jarige begrijptest.

Wat de IAU in 2006 had moeten doen, en gemakkelijk zou kunnen doen, is om de definitie van het woord 'planeet' zo ondubbelzinnig te kristalliseren als het de grenzen van de sterrenbeelden in 1888 definieerde. Ja, die definitie zou willekeurig zijn geweest, en ja, de werkelijke fysieke objecten zelf zouden geleidelijk overgaan van groter naar kleiner en het maakt ons niet uit wat we ervoor kiezen om ze te noemen. Maar de IAU had een definitie kunnen kiezen die het debat veel bevredigender oplost dan het in werkelijkheid deed.

De regel van 1000 km

Dus, wat zou een betere definitie zijn voor de objecten in het zonnestelsel?

(1) Een "planeet" [1] is een hemellichaam dat (a) rond de zon draait, en (b) een maximale oppervlaktestraal heeft van meer dan 1.000 km (620 mijl).

(2) Alle andere objecten, behalve satellieten, in een baan om de zon, worden gezamenlijk aangeduid als kleine zonnestelsellichamen.

"Maar dat is volkomen onwetenschappelijk", zou je kunnen zeggen. "Waarom 1.000 km? Waarom niet 1.200 of 750?"

Ik stel voor dat de precieze definitie van een planeet als een object met een straal van minstens 1000 km niet minder wetenschappelijk is dan de definitie van een kilometer als een eenheid van afstand gelijk aan 1.000 m, of een graad van 1/360 van een cirkel.

En er zijn nog andere redenen waarom de 1000-km-definitie wetenschappelijker is dan het in eerste instantie lijkt. Maar laten we dat even opzij zetten. Laten we in plaats daarvan eens kijken wat er zou zijn gebeurd als de IAU deze definitie had aangenomen.

Hier is een lijst met de grootste bekende objecten in een baan rond de zon en hun radii in kilometers:

Objectradii (km)

Jupiter: 69.911 km (43.441 mijl)
Saturnus: 58,232 km (36,184 mijl)
Uranus: 25,362 (15,759 mijl)
Neptunus: 24.622 (15.299 mijl)
Aarde: 6.378 (3.963 mijl)
Venus: 6.052 (3.761 mijl)
Mars: 3.390 (2.106 mijl)
Mercurius: 2.440 (1.516 mijl)
Pluto: 1,184 (736 mijl)
Eris: 1,163 (723 mijl)
Makemake: 715 (444 mijl)
Haumea: 620 (385 mijl)
Quaoar: 555 (345 mijl)
Sedna: 498 (309 mijl)
Ceres: 475 (295 mijl)
Orcus: 458 (285 mijl)

Volgens de definitie van 1000 km zouden alle acht klassieke planeten planeten blijven. Dat zou ook Pluto doen. En we zouden Eris toevoegen. Het zonnestelsel zou precies 10 planeten hebben, een getal dat zeer bevredigend is voor tweemensen, mensen met vijf vingers die al duizenden jaren basis-10 wiskunde beoefenen. Het "Plutophile" -kamp, ​​gek op het houden van Pluto's planetaire status om historische redenen, zou zijn waardigheid behouden. En het verheffen van Eris tot een eersteklas planeet zou een eervolle knipoog zijn naar de vooruitstrevende astronomen wiens werk in de eerste plaats leidde tot een behoefte aan deze nieuwe definitie.

En tenslotte, de 1.000 km-regel, zoals elke goede willekeurige regel, doet eigenlijk behoorlijk goed werk met het respecteren van de onderliggende fysieke verschijnselen die het beweert te definiëren. Planeten zijn gemaakt van fysieke materialen zoals steen, metaal, gas en ijs. Ze kunnen in verschillende verhoudingen komen, maar die materialen respecteren allemaal dezelfde fysieke wetten. Wanneer je een brok steen, metaal of ijs in een bepaalde verhouding bij elkaar brengt, beginnen bepaalde dingen te gebeuren, omdat die klomp duizend kilometer in straal benadert. De materialen zullen samenkomen onder de kracht van hun eigen zwaartekracht. Vaste steen begint te vervormen. IJs, zelfs bevroren als graniet aan de rand van het zonnestelsel, zal langzaam stromen. Er is geen stof bekend die de kracht van zijn eigen zwaartekracht kan weerstaan ​​als hij wordt verwerkt tot een knobbel met een straal van 1.000 km. Elk object, gemaakt van elke substantie, van ongeveer die grootte, zal uiteindelijk vloeien onder actie van zijn eigen zwaartekracht in een vorm die "bijna rond" is wanneer van veraf bekeken. De straal van 1000 km beschrijft toevallig iets dat van nature plaatsvindt voor objecten van een bepaalde omvang en resulteert in wat we allemaal intuïtief willen dat een planeet eruit ziet.

En voor liefhebbers van ruimte is er nog een voordeel aan mijn voorgestelde definitie. Terwijl we allemaal uitkijken naar de New Horizons Pluto-flyby, is er ook een zekere droefheid om te weten dat er na Pluto geen planeten meer in ons zonnestelsel te verkennen zijn. Als ons zonnestelsel 10 planeten heeft, is dat niet langer waar. Zo ver weg en moeilijk als het was om Pluto te bereiken, zal het nog moeilijker zijn om Eris te bereiken. Het is weer een grens, een ander eerste en een ander project om te financieren. Dat vooruitzicht alleen al zou de wetenschappelijke gemeenschap een reden moeten geven om resolutie 5A opnieuw te bekijken en op te lossen.

Zoals de legendarische astronoom Sir Patrick Moore zei: "Je kunt het noemen wat je maar wilt. Het is daar!" Pluto is en blijft altijd Pluto.

Met de gratis Pluto Safari-app voor iOS en de app voor Android, kunnen gebruikers de flyby van Pluto van 14 juli simuleren, regelmatige updates van het zendingsnieuws krijgen en de geschiedenis van Pluto leren. Volg Simulation Curriculum op Twitter @SkySafariAstro, Facebook en Instagram. Volg alle Expert Voices-problemen en debatten - en deel uitmaken van de discussie - op Facebook, Twitter en Google+. De weergegeven meningen zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de mening van de uitgever. Deze versie van het artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op ProfoundSpace.org.