نجوم و کیهان‌شناسی

بر اساس تعریف IAU، سیاره‌‌‌ی کوتوله یک جسم سماوی است که:

الف) دور خورشید می‌‌‌چرخد.

ب) آنقدر جرم دارد تا خودگرانی آن بر نیروهای جسم صلب غلبه کرده، جسمی با تعادل هیدرواستاتیک (تقریباً گِرد) به‌‌‌وجود آید.

ج) در اطراف مدار خود، محیط را پاک نکرده است.

د) یک قمر نیست.

حد بالا و پایین برای اندازه و جرم سیاره‌‌‌های کوتوله، دقیقاً مشخص نشده است. البته حد پایین را تعادل هیدرواستاتیک تعیین می‌‌‌کند، اما اندازه‌‌‌ای که در آن، این اتفاق رخ می‌‌‌دهد، ممکن است با توجه به ترکیب و تاریخچه‌‌‌ی جسم تغییر کند. برآورد می‌‌‌شود که در سال‌‌‌های پیشِ رو، ۴۰ تا ۵۰ سیاره‌‌‌ی کوتوله کشف شود.

در حال حاضر پنج سیاره‌‌‌ی کوتوله در منظومه شمسی وجود دارد، به‌‌‌ نام‌‌‌های سِرس، پلوتون، هائومیا، ماکی‌ماکی و اِریس (Ceres, Pluto, Makemake, Haumea and Eris ). قبلاً سِرس را یک سیارک به‌‌‌حساب می‌‌‌آوردند، پلوتون یک سیاره بود، و اریس، یا 313UB2003 که با نام زینا (Xena) نیز شناخته می‌‌‌شود، نخستین جسم فرانپتونی بود که دریافتند از پلوتون بزرگ‌‌‌تر است.

پلوتون در سال ۱۹۳۰ و پس از یک جستجوی گسترده‌‌‌ی عکاسی، در رصدخانه‌‌‌ی لاول (Lowell Observatory ) در آریزونا کشف شد. پیش از آن و در آغاز قرن بیستم، پرسیوال لاول بر پایه‌ی اختلالات مشاهده شده در مدار اورانوس و نپتون، این جستجو را شروع کرده بود. بالاخره کلاید تامبو (Clyde Tombaugh ) پلوتون را با فاصله‌‌‌ای کم‌تر از ۶ درجه از محل پیش‌‌‌بینی شده، کشف کرد. با وجود این، پلوتون بسیار کوچک‌‌‌تر از آن بود که اختلالاتی را بر اورانوس و نپتون ایجاد کند. از این رو این کشف کاملاً تصادفی رخ داد؛ اختلالات مشاهده شده حقیقت نداشت و علت آن‌ها، خطاهای جزئی در رصدهای قدیمی بود.

پلوتون در تلسکوپ‌‌‌های زمینی به‌‌‌صورت قرص دیده نمی‌‌‌شود؛ بلکه به یک نقطه شبیه است، مانند ستارگان. از این حقیقت، حد بالا برای قطر پلوتون به‌‌‌دست آمد و آن حدود ۳۰۰Km بود. تا قبل از کشف قمر پلوتون، شارون (Charon ) در سال ۱۹۷۸، جرم دقیق آن مشخص نبود. جرم پلوتون تنها ۰/۲٪ جرم زمین است. دوره تناوب مداری شارون ۶/۳۹ روز است، و این، دوره تناوب چرخشیِ هر دو جسم نیز هست. پلوتون و شارون به‌‌‌صورت هم‌‌‌زمان می‌‌‌چرخند، و همواره یک طرفشان به‌‌‌سوی یکدیگر است. محور چرخش پلوتون، با کجی ۱۲۲ درجه، نزدیک به صفحه‌‌‌ی مداری است.

اختفاهای دوجانبه‌‌‌ی پلوتون و شارون در سال‌‌‌های ۱۹۸۵ تا ۱۹۸۷، قطر دقیق هر یک را در اختیار ما قرار داد. قطر پلوتون ۲۳۰۰Km و قطر شارون ۱۲۰۰Km به‌‌‌دست آمد. معلوم شد که چگالی پلوتون ۱۲۰۰Kgm^-۳ است. بنابراین، پلوتون یک کره‌‌‌ی عظیم یخی نیست، بلکه دو سوم جرم آن‌‌‌را صخره تشکیل می‌‌‌دهد. فراوانی نسبتاً پایین یخ، احتمالاً ناشی از دمای پایین در زمان برافزایش سیاره‌‌‌ای (Planetary Accretion ) است. در آن زمان بیش‌تر اکسیژن با کربن ترکیب شده، کربن منواکسید را به‌‌‌وجود آورد. به کمک رایانه، حد پایین برای یخ آب حدود ۳۰٪ محاسبه شده که به مقدار رصد شده در پلوتون تقریباً نزدیک است.

پلوتون یک جو رقیق از متان دارد، و احتمالاً غباری نازک روی سطح آن‌‌‌را پوشانده است. فشار سطحی آن تا اتمسفر می‌‌‌باشد. حدس می‌‌‌زنند در زمانی که پلوتون از حضیض مداری خود دور است، تمام اتمسفر آن یخ زده، روی سطح پلوتون فرو می‌‌‌ریزد.

پلوتون سه قمر دارد که دوتای آن‌‌‌را تلسکوپ هابل در سال ۲۰۰۵ کشف کرد. آن‌ها در فاصله‌‌‌ای دو برابر شارون، بر خلاف عقربه‌‌‌های ساعت دور پلوتون گردش می‌‌‌کنند.

مدار پلوتون متفاوت از مدار سیارات است. خروج از مرکز آن ۰/۲۵ و میل مداری ۱۷ درجه است. در این مدار ۲۵۰ ساله، برای ۲۰ سال، فاصله‌‌‌ی پلوتون به خورشید از نپتون نزدیک‌‌‌تر است. یکی از این دوره‌‌‌های ۲۰ ساله از ۱۹۷۹ تا ۱۹۹۹ طول کشید. هیچ خطری از برخورد پلوتون و نپتون وجود ندارد؛ چرا که در فاصله‌‌‌ی نپتون، پلوتون به‌‌‌خوبی بالای دایرة‌البروج قرار می‌‌‌گیرد. دوره تناوب پلوتون در یک تشدید 3 به 2 با نپتون است.

از دهه‌‌‌ی ۱۹۹۰، تعدادی اجسام فرانپتونی کشف شده است. در کمربند کویپر اجسامی حتی بزرگ‌‌‌تر از پلوتون نیز وجود دارد. یکی از این اجسام اِریس است که حالا در زمره‌‌‌ی سیاره‌‌‌های کوتوله به حساب می‌‌‌آید. اریس در سال ۲۰۰۳ کشف شد و تا مدتی، به‌‌‌صورت غیر رسمی، زینا نام داشت. این سیاره‌‌‌ی، کوتوله اندکی بزرگ‌‌‌تر از پلوتون است و قطر آن ۲۴۰۰Km برآورد می‌‌‌شود. نیم‌‌‌قطر بزرگ مدار آن ۹۱AU، دوره تناوب مداری آن ۵۶۰ سال، و میل مداری آن ۴۵درجه است.

سومین سیاره‌‌‌ کوتوله، سِرس، نخستین سیارکی بود که در سال ۱۸۰۱ به‌‌‌وسیله‌‌‌ جوزپه پیاتسی کشف شد. قطر سرس ۱۰۰Km است، بنابراین حد پایین برای تعادل هیدرواستاتیک را پشت سر گذاشته است. برخلاف پلوتون و اریس، سرس جسمی نزدیک‌‌‌تر است و در کمربند سیارک‌‌‌ها، بین مریخ و مشتری، به‌‌‌دور خورشید می‌‌‌چرخد.

کتاب مبانی ستاره‌شناسی صفحه ۱۹۷ و ۱۹۸