矮行星

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冥王星和其衛星「凱倫」的想像圖。冥王星在成為太陽系九大行星的76年後,2006年被重新劃分為矮行星。

矮行星dwarf planet,別称侏儒行星準行星中行星)是2006年8月24日國際天文聯合會-「IAU的行星定義」重新對太陽系天體分類後新增加的一組獨立天體,此定義僅適用於太陽系內。[1]簡而言之「矮行星介於行星太陽系小天體(包含小行星等)」兩類之間,但會議後天文學家對此類天體定義仍有爭論。另可參見類冥矮行星冥族小天體海王星外天體微型行星

定義[编辑]

2006年8月24日在捷克布拉格舉行的第26屆國際天文聯合會的大會中確認了矮行星的稱謂與定義,決議文對矮行星的描述如下:

  • 軌道繞著太陽的天體。
  • 有足夠的質量以自身的重力克服固體应力,使其達到流体静力学平衡的形狀(幾乎是球形的)。
  • 未能清除在近似軌道上的其他小天體。
  • 不是行星的衛星,或是其他非恆星的天體。

隨後並把5顆已知的天體:冥王星、原為1號小行星的穀神星與柯伊伯帶天體鬩神星,鳥神星和妊神星劃入矮行星之中;而該會未來亦會把外海王星天體或者小行星帶的一些符合定義的太陽系天體劃入矮行星之列。與行星定義的不同處只在矮行星未能清除在軌道上相鄰的小天體,因而使冥王星從行星改列為矮行星,因為它未能清除柯伊伯帶上鄰近的小天體,而矮行星將選自傳統中被認為是較小天體的小行星

矮行星列表[编辑]

國際天文聯會在2006年8月24日接受了5顆矮行星的登錄,國際小行星中心在9月7日賦與除穀神星的另外兩顆矮行星之小行星編號[2]。2008年7月11日,小行星136472被国际天文联合会正式命名为「鳥神星」(Makemake),并被归类为矮行星[3]。2008年9月17日,小行星136108被国际天文联合会正式命名为「妊神星」(Haumea),并归类为矮行星[4]

关于冥卫一 (凱倫),依现行的定义,冥卫一可能是冥王星最大的卫星,也可能与冥王星组成双矮行星。

矮行星
名稱 穀神星 冥王星 鬩神星 鳥神星 妊神星
英文名稱 Ceres Pluto Eris Makemake Haumea
小行星中心編號 1 134340 136199 136472 136108
太陽系的區域 小行星帶 柯依伯带 黃道離散盤面 柯依伯带 柯依伯带
分類 小行星 類冥矮行星 類冥矮行星 類冥矮行星 類冥矮行星
直徑(公里) 975×909 2306±20 2400±100 1,300–1,900 1960 × 1518 × 996
質量(千克)
與地球比較
9.5×1020
0.00016
~1.305×1022
0.0022
~1.67×1022 ~0.3×1022 ~0.4×1022
平均赤道半徑*
(公里)
0.0738
471
0.180
1,148.07
0.19
~1,200
~750 ~718
體積*
0.00042
0.0059
0.007
1.8 ×109 km³
密度(克/厘米3 2.08 2.0 2.1 ~ 2? 2.6–3.3
赤道重力(米/秒2 0.27 0.58 ~0.68 ~ 0.5 0.44
逃逸速度(公里/秒) 0.51 1.2 1.3 0.8 0.84
自轉周期(天) 0.3781 -6.38718
(逆行)
>0.33 ? 0.3238 0.16314
軌道半徑*天文單位
平均(天文單位)
平均(公里
2.5-2.9
2.766
413,715,000
39.5
39.48168677
5,906,376,200
37.77-97.56
67.6681
10,210,000,000
38.5–53.1
45.8
6,850,000,000
34.7-51.5
43.132
6,452,000,000
公轉周期*(恆星年) 4.599 248.09 557 309.9 285.4
平均軌道速度
km/s
17.882 4.7490 3.436 4.419 4.484
軌道扁率 0.080 0.24880766 0.44177 0.159 0.18874
軌道傾角(對黃道) 10.587° 17.14175° 44.187° 28.963° 28.19°
赤道傾角(對軌道)
(參見自轉軸傾角
119.61°
表面平均溫度( 167 40 30 ~ 30 ~ 50
衛星數(个) 0 5[5] 1 0 2
大小排名 5 2 1 3 4

*相對於地球的測量值。

目前为止,沒有拜訪任何一顆矮行星的載人太空探測计划,因此對這些天體的研究也不會像對太陽系的大行星一樣详细。推測NASA目前的計畫應不會改變:太空船黎明號新視野號將在2015年分別抵達穀神星冥王星[6][7]

候選矮行星[编辑]

還有一些候選成為矮行星的天體,附表中這些天體的直徑據研究都大於800公里

候选矮行星(直径大于800公里)[编辑]
天体 英文名 编号 半径
(公里)
质量
(1021千克)
平均轨道半径
(天文单位)
分类
2007 OR10 225088 640±105[8] 2 67.21 离散盘
冥卫一 Charon Pluto I 604±2 1.52 39.26 冥族小天体卫星
创神星 Quaoar 50000 555±3 1.4 43.58 QB1天体
赛德娜 Sedna 90377 498±40[9] 0.8 518.57 离散盘或内奥尔特云
2002 MS4 307261 470±30 0.7 41.93 QB1天体离散盘
亡神星 Orcus 90482 460±10 0.64 39.17 冥族小天体
海妃星 Salacia 120347 430±20 0.45 42.19 QB1天体离散盘

在過去,凱倫一直被視為冥王星的衛星,因為到現在都還沒有明確的規範來區分「雙星」(這裡指的是兩顆行星、矮行星或小行星)與附屬衛星。在第26屆國際天文聯合會會員大會原來的決議草案(5)[1] 中,卡戎可能成為矮行星,原因是:

  1. 凱倫的大小與形狀滿足成為行星的條件。(在最後決議中,皆成為矮行星的必要條件)
  2. 凱倫與冥王星的質量比,使得兩者的質心位置落在兩者之間的空間中,而非在冥王星表面內的一點。

然而,這個定義在最後決議文本中並未被保留,在未來也不知是否會被加入。若相似的定義被採納,凱倫將成為矮行星的一員。

第二、第三和第四大的小行星(4號灶神星、2號智神星與10號健神星)也都可能成為矮行星,只要她們能達到流體靜力平衡的形狀(橢球體)。但目前還沒有足夠佐證資料。[10]

大小與質量[编辑]

矮行星質量和大小的上下限,在國際天文聯合會會員大會的5A決議案中並沒有規範,沒有嚴謹的上限,即使一個比水星還大的天體,若未能將鄰近軌道的小天體清除掉,也許仍然會被歸類為矮行星。

下限則是以能否達到流體靜力平衡的形狀概念來規範,但是對這類物體的大小和形狀尚未定義完成。在國際天文聯合會的5號決議案原先建議的是質量大於5×1020公斤,直徑超過800公里 [1],但是在最後決議的5A案中未予以保留,因此以觀測經驗為依據提供的建議是要根據對象的歷史變化和構成來作認定。

根據部分天文學家的說法,新定義可能會使矮行星的數量增至超過45顆。[11][12]

軌道優勢[编辑]

行星判别式[13]
天体 相对地球
质量 (ME)
清空轨道
的能力Λ*
清空轨道
的程度 µ**
水星 0.055 1.95 × 103 9.1 × 104
金星 0.815 1.66 × 105 1.35 × 106
地球 1 1.53 × 105 1.7 × 106
火星 0.107 9.42 × 102 1.8 × 105
谷神星 0.000 15 8.32 × 10−4 0.33
木星 317.7 1.30 × 109 6.25 × 105
土星 95.2 4.68 × 107 1.9 × 105
天王星 14.5 3.85 × 105 2.9 × 104
海王星 17.1 2.73 × 105 2.4 × 104
冥王星 0.002 2 2.95 × 10−3 0.077
妊神星 0.000 67 2.68 × 10–4 0.02
鸟神星 0.000 67 2.22 × 10–4 0.02[14]
阋神星 0.002 8 2.13 × 10−3 0.10
塞德娜 0.000 22 3.64 × 10−7 <0.07[15]
*Λ = k M2 a−3/2正比于质量2、反比于轨道周期。 Λ > 1 为行星[16]

**µ = M/m为与轨道区域其它天体总质量之比。µ > 100 为行星

阿倫哈洛德史蒂文和其他的天文學家對能否清除鄰近軌道的小天體做為矮行星和其他八顆行星的區別仍有爭議,因為要移除鄰近軌道的小天體必需經由碰撞、捕獲、或是重力擾動。這個觀念是結合了軌道優勢與使行星的候選者必須在質量上比鄰近天體的總質量大許多,矮行星則因為質量太小而不足以像行星那樣對身處的環境造成重大的改變。而阿倫和哈洛德發現在最小的地球型行星和最大的小行星與古柏帶天體之間的Λ有5個數量級的明顯差異存在:(右表行星判别式)

矮行星和其他的太陽系天體分類[编辑]

地球 阋卫一 阋神星 冥卫一 冥卫二 冥卫三 冥卫四 冥卫五 冥王星 鸟神星 妊卫一 妊卫二 妊神星 赛德娜 小行星225088 创卫一 创神星 亡卫一 亡神星
地球阋神星冥王星鸟神星妊神星赛德娜小行星225088创神星亡神星及其卫星的大小比较图。

國際天文聯合會以天體在太陽系內的位置、組成或歷史,在第26屆會員大會的5A決議案中,將太陽系的天體歸類為三種類別:行星、矮行星、和太陽系小天體代替早先的分類。這個決議將小行星外海王星天體彗星都視為太陽系小天體(註腳3)。[17].

沒有了這些分類(小行星、外海王星天體、和彗星),太陽系的天體都將歸類至行星、矮行星、和太陽系小天體,而她們可能是也可能不是後者類別的子集合。

太陽系小天體在註腳3的文字說明是當前包含在太陽系的小天體,大多數的外海王星天體、彗星、和其他的小天體,雖然在技術上仍是模棱兩可,但暗示了彗星和其他小天體是太陽系小天體的子集合。使用的字是大多數,因而表明小行星和外海王星天體只是部份包含在太陽系小天體的分類之內。這與穀神星、冥王星和鬩神星被歸類為矮行星,不是太陽系小天體的結果是一致的。

一個合理的結論是:儘管已經被歸類為矮行星,穀神星仍將繼續做最大的小行星,冥王星鬩神星也依然是外海王星天體。

種類[编辑]

圖示是最大的外海王星天體的估計值,包括冥王星鬩神星,其他天體也可能成為矮行星的一員。

國際天文聯合會26屆會員大會的6A決議案 [2] 認可冥王星是外海王星天體中新類型的標準。這個類別的命名和精確性質並沒有定義,但在決議前的辯論中成員曾以冥王星對象冥王星的天體來稱呼,但前者有貶損的意味[18] 並且在最後的草案中(6b)被摒棄了[19];後者在大會8月24日的表決中也沒有贏得多數人的認同。目前這個類別的名稱已經被定為無名殘餘

在進行定義的初期過程中,這個類別(稱類冥行星)曾被定義為軌道周期超過200年的 行星,而且軌道傾角比傳統大了許多。[20]

符合類冥天體一類只適合於外海王星天體中軌道周期、傾斜、和扁率像冥王星的天體。矮行星可能屬於也可能不屬於這一類,但所有這些的都是矮行星。

除了冥王星之外,屬於這一類的天體仍都不明確,冥王星最大的衛星查龍如果歸類為矮行星時,可能會另成一類。鬩神星和列在上面候選矮行星之列,軌道週期都在下限附近,但軌道傾斜度和扁率都有各自的特性,然而這些不都是等於或大於冥王星的天體。夸欧尔的扁率和軌道傾斜則與類冥天體不盡符合。
下面的圖表在說明原始的草案和表決之間的最後的結果。

表決的結果
候選的提案(未獲通過).


類冥矮行星[编辑]

國際天文聯合會在2006年的6a決議案[2]認為冥王星是海王星外天體的一種新類型的原型。這種類型的命名和確實的性質目前雖尚未被國際天文聯合會指定,但會在未來做確認;在尋求結論的辯論中,plutonplutonian這兩個名字都被否決而未獲得通過。

在2008年6月11日,國際天文聯合會的執行委員會宣佈了一個新名詞 - 類冥矮行星,其定義為:所有在海王星之外的矮行星都是類冥矮行星[21] [22]

相關條目[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Draft Resolution 5 for GA-XXVI: Definition of a Planet. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution votes. 
  3. ^ Newest Dwarf Planet (and Plutoid): Makemake,Universe Today,2008年7月14日。
  4. ^ News Release - IAU0807: IAU names fifth dwarf planet Haumea,IAU,2008年9月17日。
  5. ^ Alicia Chang. New, smallest moon found orbiting Pluto [冥王星最新最小的衛星發現環繞]. 每日電訊報. 2012-07-12 [2012-07-12] (英文). 
  6. ^ Russel, C.T.; Capaccioni, F.; Coradini, A.; et.al. Dawn Discovery mission to Vesta and Ceres: Present status. Advances in Space Research. 2006, 38: 2043–48 [2007-12-08]. doi:10.1016/j.asr.2004.12.041. 
  7. ^ Britt, Robert Roy. Pluto Mission a Go! Initial Funding Secured. Space.com. 2003 [2007-04-13]. 
  8. ^ Santos-Sanz, P., Lellouch, E., Fornasier, S., Kiss, C., Pal, A., Müller, T. G., Vilenius, E., Stansberry, J., Mommert, M., Delsanti, A., Mueller, M., Peixinho, N., Henry, F., Ortiz, J. L., Thirouin, A., Protopapa, S., Duffard, R., Szalai, N., Lim, T., Ejeta, C., Hartogh, P., Harris, A. W., & Rengel, M. (2012). “TNOs are Cool”: A Survey of the Transneptunian Region IV - Size/albedo characterization of 15 scattered disk and detached objects observed with Herschel Space Observatory-PACS
  9. ^ Pál, A.; Kiss, C.; Müller, T. G.; Santos-Sanz, P.; Vilenius, E.; Szalai, N.; Mommert, M.; Lellouch, E. 等. "TNOs are Cool": A survey of the trans-Neptunian region. VII. Size and surface characteristics of (90377) Sedna and 2010 EK139. Astronomy & Astrophysics. 2012, 541: L6. doi:10.1051/0004-6361/201218874. arXiv:1204.0899.  编辑
  10. ^ 太陽系可能增加三顆行星. 新科學. [2006-08-16]. 
  11. ^ 爭議性的新定義可能使九顆行星增為十二顆行星. Space.com. [2006-08-16]. 
  12. ^ What makes a planet?. 米高·E·布朗. [2006-08-16]. 
  13. ^ Soter, Steven. What is a Planet?. The Astronomical Journal. 2006-08-16, 132 (6): 2513–19. arXiv:astro-ph/0608359. Bibcode:2006AJ....132.2513S. doi:10.1086/508861. 
  14. ^ Calculated using the estimate for the mass of the Kuiper belt found in Iorio, 2007 of 0.033 Earth masses
  15. ^ Calculated using the estimate of a minimum of 15 Sedna mass objects in the region. Estimate found in Schwamb, Megan E.; Brown, Michael E.; Rabinowitz, David L. (2009). "A Search for Distant Solar System Bodies in the Region of Sedna". The Astrophysical Journal Letters 694 (1): L45–L48.
  16. ^ Stern, S. Alan; Levison; and Levison, Harold F. Regarding the criteria for planethood and proposed planetary classification schemes (PDF). Highlights of Astronomy. 2002, 12: 205–213, as presented at the XXIVth General Assembly of the IAU–2000 [Manchester, UK, 7–18 August 2000]. Bibcode:2002HiA....12..205S. 
  17. ^ IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution votes. 
  18. ^ Astronomers divided over "planet" definition. 
  19. ^ The Final IAU Resolution on the definition of "planet" ready for voting. 
  20. ^ Draft definition, IAU press release. 
  21. ^ Plutoid chosen as name for Solar System objects like Pluto, 新聞稿. 
  22. ^ Plutoid在法文為 plutoïde,西班牙文為plutoide,日文為「冥王星型天体」。

外部連結[编辑]