[Перевод] Что такое планета?

Представление человечества о том, что такое планета, со временем меняется. Волхвы и учёные древности когда-то верили, что Земля – это плоский диск (или зиккурат, или куб), но со временем стало понятно, что это шар. В более поздние времена выяснилось, что наша планета – всего лишь одна из множества планет в известной нам Вселенной.

И всё же наше понятие планеты до сих пор развивается. Проще говоря, определение планеты исторически было связано с контекстом. Астрономы открыли не только планеты вне солнечной системы, раздвинувшие границы того, что мы считаем нормальным, но и новые тела в нашей собственной системе, заставившие нас менять схемы классификации.

История термина

Древним философам и учёным планеты солнечной системы казались вовсе не такими, какими их представляем сегодня мы. Без телескопов они выглядели как особо яркие звёзды, двигающиеся по отношению к фоновым звёздам. Самые ранние записи, описывающие движение планет, датируются вторым тысячелетием до нашей эры, когда вавилонские астрономы заложили фундамент западной астрономии и астрологии.

Сюда можно включить табличку наблюдения за Венерой от вавилонского царя Амми-цадука (XVII век до н.э.). На табличке MUL.APIN VII века до н.э. изложены движения Солнца, луны, и известных тогда планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн) в течение года. Таблички Энума Ану Энлиль Новоассирийского царства, также VII века до н.э., описывают предзнаменования, связанные с небесными явлениями и движением планет.

К античности астрономы приняли новую концепцию планет – тела, вращающиеся вокруг Земли. И хотя некоторые из них агитировали за гелиоцентрическую систему – например, астрономы Аристарх Самосский III века до н.э. и Селевк из Селевкии II века до н.э. – большинство учёных склонялось к геоцентрической точке зрения. Астрономы тогда уже начали создавать математические модели, предсказывающие движения планет во времени.

Кульминация изысканий произошла во II веке н.э., когда Птолемей опубликовал классический труд Альмагест, тысячу лет остававшийся астрономическим и астрологическим каноном в Европе и на Ближнем Востоке. По этой системе, известные планеты и тела (даже Солнце) вращались вокруг Земли. В последующие столетия индийские и исламские астрономы вносили в систему дополнения на основании своих наблюдений за небом.

К наступлению научной революции в XV – XVIII веках определение планеты вновь начало меняться. Благодаря Николаю Копернику, Галилео Галилею и Иоганну Кеплеру, предложившему и продвигавшему гелиоцентрическую модель Солнечной системы, планеты определили, как объекты, вращающиеся по орбите вокруг Солнца, а не Земли. Изобретение телескопа привело к улучшению понимания планет и их схожести с Землёй.

Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической моделей Вселенной

Между XVIII и XX веками было обнаружено без счёта новых объектов, лун и планет. Церера, Веста, Паллада (и главный пояс астероидов), планеты Уран и Нептун, луны Марса и газовых гигантов. Затем в 1930-м открыли Плутон, который был назначен 9-й планетой Солнечной системы.

В этот период не существовало формального определения планеты. По общему соглашению планетой считалось любое «крупное» тело, находившееся на орбите вокруг Солнца. Оно вместе с соглашением о девяти планетах Солнечной системы сохранялось до XXI века. А к этому времени многочисленные открытия в Солнечной системе и вне её начали требовать принятия формального определения.

Рабочая группа по внесолнечным планетам

Астрономы давно считали, что у других звёздных систем должны быть свои планеты, но первое открытие планеты вне Солнечной системы (внесолнечной или экзопланеты) состоялось только в 1992 году. Тогда двое радиоастрономов, работавших в обсерватории Аресибо (Александр Вольщан и Дэйл Фрэйл) объявили об открытии двух планет, обращающихся вокруг пульсара PSR 1257+12 [планету назвали PSR B1257 +12 c или Полтергейст – прим. перев.].

Первое подтверждённое открытие произошло в 1995 году, когда астрономы из Женевского университета (Мишель Майор и Дидье Кело) объявили об обнаружении 51 Пегаса b. С середины девяностых и до вывода космического телескопа Кеплер в 2009 большинство внесолнечных планет было газовыми гигантами, по размерам и массе либо сравнимыми с Юпитером, либо значительно его превосходившие.

В январе 2017 была подтверждена самая крупная партия из всех открытых телескопом Кеплер экзопланет — 1 284 шт

Новые открытия заставили международное астрономическое сообщество IAU создать рабочую группу по внесолнечным планетам (WGESP) в 1999 году. Её задачей называется «быть центральным узлом международного исследования внесолнечных планет». В результате исследований и обнаружения множества внесолнечных тел были предприняты попытки уточнения номенклатуры.

К февралю 2003 года WGESP объявила о выработке «рабочего определения» планеты:

1) Объекты с истинной массой менее граничной массы, необходимой для термоядерного синтеза дейтерия (сейчас это 13 масс Юпитера для объектов солнечной металличности), обращающиеся вокруг звёзд или звёздных остатков – это «планеты» (неважно, как сформированные). Минимальная масса/размер, необходимые для того, чтобы признать внесолнечный объект планетой, должны быть схожими с теми, что используются в Солнечной системе.

2) Дозвёздные (substellar) объекты с истинной массой, превышающей граничную массу, необходимую для термоядерного синтеза дейтерия – это «коричневые карлики», неважно, где они расположены и как сформировались.

3) Свободно путешествующие объекты в скоплениях молодых звёзд с массами, не превышающими граничную массу, необходимую для термоядерного синтеза дейтерия – это не планеты, а докоричневые карлики (sub-brown dwarfs).

К 22 января 2017 года было подтверждено открытие 2000 экзопланет, и обнаружено 3565 кандидатов в 2675 звёздных системах (включая 602 многопланетные системы).

Количество подтверждённых открытий экзопланет, по годам

С начала и до середины 2000-х годов было сделано множество открытий объектов в поясе Койпера, что стимулировало новые дебаты на тему планет. Всё началось с открытия Седны в 2003 году командой астрономов из Паломарской обсерватории в Сан-Диего. Последующие наблюдения подтвердили, что её диаметр составляет около 1000 км, и что она достаточно велика для того, чтобы испытывать гидростатическое равновесие.

За этим в 2005 году последовало открытие Эриды – объекта ещё более крупного (более 2000 км в диаметре) – сделанного предыдущей командой астрономов. Затем в тот же день обнаружили Макемаке и через несколько дней – Хаумеа. В этот период было сделано ещё несколько открытий – Квавар в 2002 году, Орк в 2004 и 2007 OR10 в 2007.

Открытие нескольких объектов, находящихся за орбитой Плутона, и достаточно крупных для того, чтобы принять сферическую форму, заставило IAU заняться выработкой формального определения планеты. К октябрю 2005 года группа из 19 членов IAU сузила свой выбор до трёх характеристик:
1. Планета – любой объект на орбите Солнца с диаметром более 2000 км.
2. Планета – любой объект на орбите Солнца со стабильной формой, обеспеченной собственной гравитацией.
3. Планета – любой объект на орбите Солнца, доминирующий в своих окрестностях.

Не добившись консенсуса, комитет решил выставить эти определения на более широкое голосование. Оно прошло в августе 2006 года на 26-й встрече IAU в Праге. 24 августа проблему выставили на окончательное голосование, благодаря чему была принята новая схема классификации, разделяющая планеты и меньшие тела.

1. Планета – небесное тело, (а) обращающееся вокруг Солнца, (б) обладающее достаточной массой, чтобы его собственная гравитация преодолела сопротивление твёрдого тела так, чтобы оно пришло в гидростатическое равновесие (околосферическая форма), и (в) очистившее окрестности своей орбиты.
2. Карликовая планета — небесное тело, (а) обращающееся вокруг Солнца, (б) обладающее достаточной массой, чтобы его собственная гравитация преодолела сопротивление твёрдого тела так, чтобы оно пришло в гидростатическое равновесие (околосферическая форма), (в) не очистившее окрестности своей орбиты, (г) не являющееся спутником.
3. Все остальные объекты, исключая спутники, обращающиеся вокруг Солнца, должны называться «малыми телами Солнечной системы».

В соответствии с этим решением IAU причислило Плутон, Эриду и Цереру к категории карликовых планет, а другие транснептуновые объекты (ТНО) остались необозначенными. Новая классификация вызвала множество неоднозначностей и возражений у астрономического сообщества, и многие обвиняли критерии в расплывчатости и спорности их применения.

Известные на сегодня транснептуновые объекты

К примеру, многие спорили насчёт того, что планета должна очистить свои окрестности, ссылаясь на существование околоземных объектов, троянских астероидов Юпитера и других примеров того, как планеты делят свою орбиту с другими объектами. Но их претензии отвергли, пояснив, что эти крупные тела не делят орбиты с мелкими, а доминируют над ними и тащат их за собой.

Ещё один скользкий момент – проблема гидростатического равновесия, когда у планеты есть достаточно массы, чтобы она коллапсировала под воздействием своей гравитации и приняла сферическую форму. В какой момент это происходит, остаётся неизвестным, и некоторые считают, что по этой причине такой критерий использовать неправильно.

Кроме того, некоторые астрономы заявляют, что эти новые критерии полезны только для работы с Солнечной системой. Но, как показали исследования экзопланет, планеты в других звёздных системах могут сильно отличаться. В частности, обнаружение многих «суперюпитеров» и «суперземель» разрушило общепринятые понятия о том, что можно считать нормальным для планетной системы.

В июне 2008 года исполнительный комитет IAU объявил об учреждении нового подкласса карликовых планет, чтобы ещё сильнее уточнить определения. Обрабатывая информацию о недавно обнаруженных ТНО, они определили термин «плутоиды», который объединяет Плутон, Эриду и другие транснептуновые карликовые планеты, которые будут найдены в будущем (исключая Цереру). Со временем в список были добавлены Хаумеа и Макемаке.

Несмотря на все эти попытки и изменения номенклатуры, многие считают, что проблема не решена до сих пор. Более того, возможное существование 9-й планеты на внешних границах Солнечной системы подлило масло в огонь дискуссий. И с продолжением наших исследований экзопланет – и с осуществлением беспилотных (или даже пилотируемых) миссий к другим звёздным системам – можно ожидать перехода этих дебатов в новую фазу!