(134340) Pluton

Pluton

Pluton (oficjalne oznaczenie: (134340) Pluton; symbole: i ) to planeta karłowata, plutoid, a także najjaśniejszy obiekt w Pasie Kuipera. Jego odkrycie miało miejsce w 1930 roku, kiedy to amerykański astronom Clyde Tombaugh zidentyfikował go jako nowy obiekt. Do 2006 roku Pluton był uznawany za dziewiątą planetę Układu Słonecznego. 24 sierpnia 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna odebrała mu status planety, przez co w Układzie Słonecznym pozostało jedynie 8 planet.

Pluton jest częścią szerszej grupy obiektów transneptunowych. Jego orbita jest silnie nachylona do ekliptyki i ma duży ekscentryczność, co powoduje, że czasami znajduje się bliżej Słońca niż Neptun. Pluton ma co najmniej pięć księżyców, z których największym jest Charon, mający średnicę tylko o połowę mniejszą od samego Plutona.

Średnia odległość Plutona od Słońca wynosi 39,5886 jednostek astronomicznych (au), a czas obrotu wokół własnej osi to 153,29 ziemskich godzin.

Odkrycie i nazwanie Plutona

Już przed odkryciem Plutona astronomowie spekulowali o istnieniu dużego ciała, które krążyłoby poza orbitą Neptuna. Hipoteza ta sugerowała, że za zakłócenia w ruchu Neptuna odpowiedzialna mogłaby być niezaobserwowana planeta, znana jako Planeta X.

Problem został rozwiązany dopiero dzięki badaniom sondy Voyager 2, które ujawniły, że masa Neptuna była przeszacowana o około 0,5%. Po uwzględnieniu tej różnicy, zakłócenia zniknęły, co oznaczało, że Planeta X, jak ją zdefiniował Percival Lowell, nie istnieje.

Pluton został odkryty 18 lutego 1930 roku przez Clyde’a Tombaugha, który pracował w Obserwatorium Lowella w Arizonie. Obiekt zauważono na zdjęciach zrobionych pomiędzy 23 a 29 stycznia. Po uzyskaniu potwierdzenia fotograficznego, 13 marca Tombaugh wysłał telegraficzną wiadomość do Obserwatorium Harvard College. W późniejszym czasie zdjęcia z 1915 roku potwierdziły istnienie nowego obiektu.

Odkrywca Plutona miał pierwszeństwo w nadaniu nazwy. Jego przełożeni zachęcali go do szybkiej propozycji, aby uniknąć konkurencji. Propozycje napływały z całego świata, w tym od Constance Lowell, wdowy po Percivalu, która zaproponowała nazwę Zeus. Ostatecznie, po impasie, zaproponowała swoje pierwsze imię, co spotkało się z dużą dezaprobatą w środowisku astronomicznym.

Wśród innych propozycji pojawiały się imiona mitologicznych postaci, takich jak Kronos, Minerwa (zaproponowane przez New York Times), Artemis, Atena, Hera, Perseusz i wiele innych. Wiele z tych nazw zostało jednak zarezerwowanych dla planetoid.

Ostatecznie obiekt nazwano na cześć rzymskiego boga Plutona, a jego symbol stworzono z liter P i L, aby uhonorować Percivala Lowella, który wyznaczył dwa możliwe położenia Plutona, obserwując ruch Neptuna. Pomysłodawczynią nazwy była Venetia Burney, 11-letnia dziewczynka z Oksfordu, która uzasadniła swoją propozycję tym, że obiekt znajduje się daleko i panuje tam ogromny mróz. Profesor Herbert Hall Turner poinformował o pomyśle swoich znajomych z amerykańskiego obserwatorium, którzy jednomyślnie zaakceptowali nazwę, która została ogłoszona 1 maja 1930 roku.

24 sierpnia 2006 roku, decyzją Międzynarodowej Unii Astronomicznej, Plutonowi odebrano status planety, zaliczając go do nowej klasy obiektów – planet karłowatych. Jednocześnie Unia uznała Plutona za prototyp plutoidów, nowej kategorii obiektów transneptunowych. Decyzja ta wywołała wiele kontrowersji, zwłaszcza wśród amerykańskich astronomów, którzy byli dumni z odkrycia planety przez Amerykanina.

Dwa tygodnie później Minor Planet Center na Harvardzie, które kataloguje małe ciała Układu Słonecznego, nadało Plutonowi numer 134340 w katalogu planetoid, ignorując głosy o nadaniu mu okrągłego numeru (200000 lub 0) na cześć planety karłowatej, uznawanej do 2006 roku za pełnoprawną planetę.

Obserwacje

Jasność Plutona widocznego z Ziemi wynosi około 15,1 magnitudo (maksymalnie 13,65 magnitudo). Z tego powodu, aby go dostrzec, należy używać teleskopów o średnicy co najmniej 30 centymetrów (12 cali). Jego żółtawa barwa sprawia, że wygląda jak słaba gwiazda. Jego średnica kątowa wynosi około 0,1 sekundy kątowej (minimum 0,06, maksimum 0,11).

Okres synodyczny Plutona wynosi 366,73 dni.

Obserwacje przeprowadzone w połowie kwietnia 2015 roku przez sondę kosmiczną New Horizons z odległości 113 milionów km ujawniły na zdjęciach jasne i ciemne obszary powierzchni, co sugerowało, że na Plutonie występują czapy polarne. Późniejsze badania jednak nie potwierdziły tych hipotez.

Na zdjęciach wykonanych przez sondę odkryto obiekt w kształcie serca, nazwany Tombaugh Regio (na cześć odkrywcy planety). Większość powierzchni „serca” (2 tys. km²) zajmuje Sputnik Planitia (Równina Sputnika), położona około 4 km niżej niż otoczenie. Jej jasny wygląd wynika z obecności lodu azotowego, który nagromadził się po zderzeniu z lodową skałą o średnicy około 730 km. Zderzenie to miało charakter powolny i skośny (pod kątem 30 stopni), co sprawiło, że obiekt nie stopił się, lecz spłaszczył powierzchnię Plutona.

Orbita

Pluton obiega Słońce w tym samym kierunku co planety, ale jego rotacja jest odwrotna niż większości z nich (z wyjątkiem Wenus i Uran). Średnia odległość Plutona od Słońca wynosi 39,59 au (5,92×109 km), jednak jego silnie ekscentryczna orbita (o mimośrodzie 0,2518) sprawia, że w czasie największego zbliżenia znajduje się w odległości 29,62 au od Słońca, czyli bliżej niż Neptun. Ostatnie takie zbliżenie miało miejsce od 7 lutego 1979 do 11 lutego 1999. Z tego powodu panuje przekonanie, że orbity Neptuna i Plutona się przecinają, co jest jednak błędne, ponieważ opiera się na wyobrażeniu tych ciał poruszających się w jednej płaszczyźnie. W rzeczywistości orbita Plutona jest nachylona o ponad 17° do ekliptyki.

Pluton pozostaje w rezonansie orbitalnym 3:2 z Neptunem, co oznacza, że na 2 obiegi Plutona przypadają 3 obiegi Neptuna. Prędkość obiegu Plutona ulega dużym wahaniom: w peryhelium (najbliżej Słońca) wynosi 6,10 km/s, a w aphelium (najdalej) tylko 3,71 km/s. Z kinematycznego i genetycznego punktu widzenia, Pluton jest częścią szerszej grupy obiektów transneptunowych, nazywanych plutonkami.

Porównanie charakterystyki orbity Plutona i jego wstecznego obrotu z wstecznym obiegiem największego księżyca Neptuna, Trytona, skłoniło astronomów do wysunięcia katastroficznej hipotezy. Zgodnie z nią, w odległej przeszłości jakiś masywny obiekt przeszedł blisko Neptuna, wyrywając Plutona z jego strefy przyciągania, gdzie wcześniej mógł być księżycem Neptuna. W tym samym zdarzeniu orbita Trytona miała ulec dramatycznej zmianie.

Charakterystyka fizyczna

Masa i rozmiar

Pluton został zakwalifikowany jako planeta karłowata, ponieważ nie spełnia kryteriów nowej definicji planety, co związane jest m.in. z jego masą. Większe od niego są nawet niektóre księżyce planet, jak Księżyc, Kallisto, Ganimedes, Europa, Io, Tytan i Tryton. Z drugiej strony, Pluton jest większy od typowych obiektów transneptunowych oraz wszystkich planetoid krążących bliżej Słońca.

31 lipca 2005 roku odkryto (136199) Eris, kolejną planetę karłowatą w Pasie Kuipera. Początkowo sądzono, że jest znacznie większa od Plutona, jednak dokładniejsze pomiary wykazały, że średnica Plutona jest o kilkadziesiąt kilometrów większa. Mimo niższej masy niż Eris, Pluton wciąż pozostaje największym znanym obiektem transneptunowym.

Średnica i masa Plutona były wielokrotnie wyznaczane za pomocą obserwacji naziemnych. Odkrycie w 1978 roku jego największego księżyca, Charona, ułatwiło określenie masy tych dwóch grawitacyjnie związanych ciał, wykorzystując III prawo Keplera. Początkowo zakładano, że Pluton jest większy od Merkurego, ale mniejszy od Marsa, co sugerowały obserwacje wizualne. Jednak później okazało się, że obliczenia odnosiły się do dwóch obiektów, co automatycznie zmniejszyło domniemane rozmiary planety karłowatej. Dodatkowo, obserwacje zakrycia tarczy Plutona przez jego największy księżyc pomogły w dokładniejszym pomiarze.

W lipcu 2015 roku, na podstawie danych z misji New Horizons, naukowcy NASA oszacowali, że rozmiar Plutona jest nieznacznie większy niż wcześniej sądzono. Potwierdzili również, że Pluton składa się głównie z lodu oraz niewielkiej ilości skał i metali. Nowe dane sugerują, że gęstość Plutona jest mniejsza niż wcześniej zakładano, a pokrywa lodowa grubsza. Oznacza to również, że atmosfera jest płytsza niż wcześniej myślano.

Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Plutona wynosi około 0,62 m/s², co odpowiada około 0,063 przyspieszenia ziemskiego. Prędkość ucieczki z jego powierzchni to jedynie około 1,21 km/s.

Atmosfera

29 kwietnia 2015 roku naukowcy NASA zasugerowali istnienie czap polarnych, bazując na obserwacjach ciemnych i jasnych regionów powierzchni Plutona widocznych na zdjęciach wykonanych przez sondę New Horizons.

7 września 2017 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna zatwierdziła nazwy 14 obiektów na powierzchni Plutona, zidentyfikowanych po przelocie sondy w lipcu 2015 roku. Kolejny raz Unia uczyniła to w odniesieniu do kolejnych 14 obiektów na powierzchni Plutona 8 sierpnia 2019 roku.

Satelity Plutona

Pluton posiada pięć znanych naturalnych satelitów. Największy z nich, Charon, został po raz pierwszy zaobserwowany w 1978 roku przez Jamesa Christy’ego. Obserwacje Plutona i badania jego albedo potwierdziły istnienie Charona, a regularnie zmieniająca się jasność Plutona pozwoliła na wysunięcie hipotezy o krążącym wokół niego innym obiekcie. Charon jest stosunkowo dużym księżycem (około 1/8 objętości Plutona), przez co układ Pluton-Charon można traktować jako podwójną planetę karłowatą.

Pozostałe księżyce Plutona są znacznie mniejsze i zostały odkryte dopiero w XXI wieku. Hydra i Nix zostały dostrzeżone na zdjęciach wykonanych przez teleskop Hubble’a w dniach 15 i 18 maja 2005 roku. Kolejne księżyce, Kerberos oraz Styx, odkryto odpowiednio w czerwcu 2011 i w lipcu 2012 roku.

Eksploracja Plutona

Wiedza na temat Plutona przez wiele lat była ograniczona z powodu jego znacznej odległości od Ziemi. W 2001 roku NASA rozpoczęła przygotowania do misji sondy New Horizons, mającej na celu bezpośrednią obserwację Plutona. Plan został oficjalnie ogłoszony w listopadzie 2003 roku, a start misji miał miejsce 19 stycznia 2006 roku. Przed dotarciem do Plutona, sonda minęła Jowisza 28 lutego 2007 roku, korzystając z asysty grawitacyjnej tej planety. 14 lipca 2015 roku sonda przeleciała obok Plutona w odległości około 12 500 km, wykonując wiele zdjęć i pomiarów, jednak ze względu na odległość i wolną transmisję danych (około 1 kb/s), informacje były odbierane przez wiele miesięcy. Pluton stał się tym samym najodleglejszym od Ziemi ciałem niebieskim, które zostało zbadane z bliskiej odległości. Obecnie sonda oddala się od Plutona, a NASA przygotowuje ją do zbadania kolejnego bliskiego obiektu Pasa Kuipera.

Misja New Horizons zastąpiła wcześniejszą wyprawę Pluto Kuiper Express, która została anulowana w 2000 roku z powodu nieprzewidzianych problemów technicznych oraz rosnących kosztów. Pluton miał być pierwotnie badany przez sondę Voyager 1, jednak z powodu ograniczonego budżetu i braku zainteresowania, pojazd został skierowany na badania Tytana, satelity Saturna.

Dyskusje na temat Plutona

Planeta X

Odkrycie Plutona w 1930 roku potwierdziło hipotezy o istnieniu obiektu zewnętrznego, odpowiedzialnego za zakłócenia w ruchu Neptuna i Urana. Percival Lowell w 1915 roku, dzięki badaniom ruchów tych planet, starał się precyzyjnie przewidzieć położenie owego „za-neptunowego” obiektu, nazywanego wówczas Planetą X. Jego obliczenia wydawały się niezwykle trafne, gdy 15 lat później odkryto Plutona.

W kolejnych dekadach pojawiły się różnice dotyczące charakterystyki fizycznej Plutona. Ówczesne możliwości techniczne nie pozwalały na dokładne oszacowanie jego masy i rozmiaru. Pierwsze hipotezy, oparte na przypuszczalnej wartości albedo oraz prędkości obiegu, sugerowały, że Pluton jest masywną planetą. Wydawało się, że jest on poszukiwaną Planetą X, odpowiedzialną za perturbacje grawitacyjne orbit planet zewnętrznych.

Jednak te hipotezy zostały obalone w 1978 roku po odkryciu Charona, satelity Plutona. Odkrycie to pozwoliło na dokładne określenie rozmiarów i masy planety, co wykazało, że Pluton, jako obiekt o masie kilkakrotnie mniejszej od masy ziemskiego Księżyca, nie jest w stanie znacząco wpływać na ruch gazowych olbrzymów – Urana i Neptuna.

Choć położenie Plutona pokrywało się z hipotetycznym położeniem Planety X, przewidzianym przez Lowell’a na podstawie perturbacji ruchu planet, w rzeczywistości była to przypadkowa zbieżność. W 1951 roku Gerard Kuiper zasugerował, że wpływ na owe anomalie może mieć nie jeden obiekt (Pluton), ale większa liczba obiektów krążących w podobnej odległości od Słońca. Do lat dziewięćdziesiątych XX wieku, pozycja Plutona jako planety wydawała się niepodważalna. Dopiero pod koniec XX wieku odkrycie wielu obiektów transneptunowych spowodowało, że wiele osób zaczęło kwestionować ten fakt. Zewnętrzny pas lodowo-skalnych planetoid nazwano na cześć postulatora Pasem Kuipera. Obecnie znamy ponad 800 obiektów transneptunowych, niektóre z nich są porównywalne rozmiarami z Plutonem. W świetle tych faktów ranga Plutona znacznie osłabła, co doprowadziło do jego skreślenia z listy planet w 2006 roku.

Po obserwacjach Voyagera 2 domniemane zaburzenia ruchu Neptuna uznano za wynikające z błędnego oszacowania jego masy. Obecnie nie ma wątpliwości, że hipotetyczna dziewiąta planeta Układu Słonecznego, jeśli w ogóle istnieje, nie może krążyć bliżej niż 55 au od Słońca, ponieważ zaburzałaby orbity ciał Pasa Kuipera.

Status planety

Na początku ostatniej dekady XX wieku odkrywano coraz więcej obiektów transneptunowych. Pierwszym takim obiektem po Plutonie i jego satelicie był (15760) Albion. Postęp technologiczny umożliwił odkrywanie co roku wielu takich obiektów, co prowadziło do pytania: czy Pluton jest obiektem wyjątkowym, najmniejszą spośród planet, czy tylko największym z transneptunów?

Kolejne obserwacje potwierdziły istnienie wielu obiektów, ale były to ciała wielokrotnie mniejsze od Plutona, co utwierdzało jego planetarny status. Największa znana wcześniej planetoida, (1) Ceres, ma średnicę 939 km. Przełom nastąpił w 2002 roku, kiedy to odkryto (50000) Quaoar o średnicy około 1070 km, co stanowi prawie połowę średnicy Plutona. Ważne odkrycie – (90482) Orkus, o średnicy podobnej do Quaoara, również podważyło wyróżnioną pozycję „dziewiątej planety”. W 2004 roku odkryto jeszcze bardziej odległy obiekt, nazwany później (90377) Sedna, o średnicy około 1000 km. Wszystkie te ciała mają rozmiary porównywalne z Plutonem, a ich odkrycia znacznie osłabiły argumenty za utrzymaniem jego wyjątkowego statusu.

Największe znaczenie dla klasyfikacji planet miało odkrycie z 29 lipca 2005 roku, kiedy ogłoszono istnienie obiektu 2003 UB313, później nazwanego (136199) Eris. Początkowo jego albedo sugerowało, że jest nieco większy niż Pluton (później ustalono, że jest nieco mniejszy). Wyglądało na to, że jest to największe ciało w Układzie Słonecznym odkryte od czasu zaobserwowania Neptuna w 1846 roku. To z jednej strony spowodowało, że niektórzy uznali, że należy włączyć Eris do grona planet, z kolei inni stwierdzili, że Pluton powinien zostać zdegradowany, ponieważ jest jedynie jednym z wielu obiektów Pasa Kuipera. Cechą, która wyróżnia Plutona spośród innych transneptunów, są jego księżyce i atmosfera. Choć wiele z tych odległych obiektów ma satelity, zazwyczaj są to znacznie mniejsze ciała.

Ta sytuacja sprawiła, że na nowo pojawiło się pytanie o definicję planety. Kwestia ta była podnoszona już w XIX wieku. Początkowo każdą odkrytą planetoidę (taką jak (1) Ceres, (2) Pallas, (3) Juno oraz (4) Westa) uważano za planetę, głównie z powodu braku możliwości dokładnych pomiarów wielkości obiektów. To samo dotyczyło planetoidy (5) Astraea, odkrytej w 1845 roku (na rok przed odkryciem Neptuna), którą również traktowano jako planetę. Jednak w miarę odkrywania coraz większej liczby planetoid (krążących głównie między orbitami Marsa i Jowisza), określanie ich jako planet stało się nieaktualne i błędne. Te obiekty po prostu przypisano do szerszej grupy pasa planetoid. Obecnie podobny los spotkał Plutona; 24 sierpnia 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna uznała, że zgodnie z nową definicją, Pluton nie jest planetą i utworzyła kategorię planet karłowatych.

13 marca 2007 roku, w 77. rocznicę oficjalnego ogłoszenia odkrycia Plutona, Izba Reprezentantów stanu Nowy Meksyk ogłosiła, że „Pluton powinien być nazywany planetą, ilekroć będzie przemieszczał się po wspaniałym nocnym niebie nad Nowym Meksykiem”.

Zobacz też

Przypisy

Linki zewnętrzne