De term dwergplaneet is de afgelopen jaren veelvuldig gebruikt. De term werd in 2006 gebruikt voor een drietal categoriseringen van hemellichamen die rond de zon draaien, naar aanleiding van de ontdekking van objecten buiten de baan van Neptunus die qua grootte vergelijkbaar waren met Pluto. Sindsdien wordt de term gebruikt om veel objecten in ons zonnestelsel te beschrijven, waarmee het oude classificatiesysteem, dat uit negen planeten bestond, wordt doorbroken.
De term heeft ook tot de nodige verwarring en controverse geleid, waarbij velen vraagtekens zetten bij de nauwkeurigheid en toepasbaarheid op hemellichamen als Pluto. Niettemin erkent de IAU momenteel vijf hemellichamen in ons zonnestelsel als dwergplaneten, de komende jaren kunnen er nog zes bijkomen, en er kunnen er wel 200 of meer bestaan in de Kuipergordel.
Definitie:
Volgens de definitie die in 2006 door de IAU is aangenomen, is een dwergplaneet: “een hemellichaam dat om een ster draait en dat massief genoeg is om door zijn eigen zwaartekracht te worden rondgedraaid, maar dat nog geen naburige regio van planetesimalen heeft vrijgemaakt en geen satelliet is. Meer expliciet, het moet voldoende massa hebben om zijn druksterkte te overwinnen en een hydrostatisch evenwicht te bereiken.”
In essentie is de term bedoeld om elk object met een planeetmassa aan te duiden dat noch een planeet noch een natuurlijke satelliet is en dat aan twee basiscriteria voldoet. Ten eerste moet het zich in een directe baan om de zon bevinden en mag het geen maan rond een ander hemellichaam zijn. Ten tweede moet het massief genoeg zijn om onder zijn eigen zwaartekracht bolvormig te zijn geworden. En, in tegenstelling tot een planeet, mag hij de omgeving rond zijn baan niet hebben verlaten.
Grootte en massa:
Om rond te worden, moet een hemellichaam zo massief zijn dat zijn eigen zwaartekracht de overheersende kracht is. Hier zou de interne druk die door deze massa wordt gecreëerd een oppervlak plastisch maken, waardoor hoogten zouden kunnen zinken en holten zouden kunnen worden opgevuld. Dit gebeurt niet bij kleinere hemellichamen met een diameter van minder dan een paar kilometer (zoals asteroïden), die worden gedomineerd door krachten buiten hun eigen zwaartekracht en hebben de neiging om onregelmatige vormen te behouden.
Met andere woorden, hemellichamen met een diameter van een paar kilometer – waar hun zwaartekracht belangrijker is maar niet overheerst – hebben de neiging om sferoïde of “aardappelvormig” te zijn. Hoe groter het lichaam is, hoe hoger de interne druk, totdat de druk voldoende is om de interne druksterkte te overwinnen en het hydrostatisch evenwicht wordt bereikt. Op dit punt is een hemellichaam zo rond als het maar kan zijn, gegeven zijn rotatie en getijdenwerking. Dit is de bepalende grens van een dwergplaneet.
Draaiing kan echter ook de vorm van een dwergplaneet beïnvloeden. Als het hemellichaam niet roteert, zal het een bol zijn. Maar hoe sneller hij draait, hoe meer afgeplat of zelfs schalenvormig hij wordt. Het extreme voorbeeld hiervan is Haumea, die langs zijn hoofdas twee keer zo lang is als aan de polen. Getijdenkrachten zorgen er ook voor dat de draaiing van een hemellichaam geleidelijk aan wordt vergrendeld, zodat het altijd hetzelfde gezicht naar zijn begeleider heeft. Een extreem voorbeeld hiervan is het Pluto-Charon systeem, waar beide lichamen aan elkaar zijn vastgekoppeld.
De onder- en bovengrens van de grootte en massa van dwergplaneten zijn niet door de IAU gespecificeerd. En terwijl de ondergrens is gedefinieerd als het bereiken van een hydrostatisch evenwichtsvorm, hangt de grootte of massa waarbij een object deze vorm bereikt af van zijn samenstelling en thermische geschiedenis.
Lichamen gemaakt van stijve silicaten (zoals rotsachtige asteroïden) zouden bijvoorbeeld hydrostatisch evenwicht moeten bereiken bij een diameter van ca. 600 km en een massa van 3,4×1020 kg. Voor een lichaam van minder stijf waterijs zou de grens dichter bij 320 km en 1019 kg liggen. Als gevolg hiervan bestaat er momenteel geen specifieke norm voor het definiëren van een dwergplaneet op basis van zijn grootte of massa, maar wordt in plaats daarvan een meer algemene definitie gegeven op basis van zijn vorm.
Orbitale dominantie:
Naast hydrostatisch evenwicht hebben veel astronomen erop aangedrongen dat een onderscheid tussen planeten en dwergplaneten wordt gemaakt op basis van het onvermogen van de laatste om “de buurt rond hun banen te zuiveren”. Kortom, planeten zijn in staat om kleinere hemellichamen in de buurt van hun banen te verwijderen door botsing, gevangenneming, of gravitationele verstoring (of omloopresonanties tot stand te brengen die botsingen voorkomen), terwijl dwergplaneten niet de vereiste massa hebben om dit te doen.
Om de kans te berekenen dat een planeet zijn baan kan vrijmaken, hebben de planetaire wetenschappers Alan Stern en Harold F. Levison (van wie de eerste de hoofdonderzoeker is van de New Horizons missie naar Pluto en de hoofdwetenschapper bij Moon Express) een parameter geïntroduceerd die zij aanduiden als ?
Deze parameter geeft aan hoe groot de kans is dat een ontmoeting leidt tot een bepaalde afbuiging van de baan van een object. De waarde van deze parameter in het model van Stern is evenredig met het kwadraat van de massa en omgekeerd evenredig met de periode, en kan worden gebruikt om de capaciteit van een lichaam te schatten om de buurt van zijn baan vrij te maken.
Astronomen zoals Steven Soter, de scientist-in-residence van NYU en een Research Associate van het American Museum of Natural History, hebben ervoor gepleit deze parameter te gebruiken om onderscheid te maken tussen planeten en dwergplaneten. Soter heeft ook een parameter voorgesteld die hij de planetaire discriminant noemt – aangeduid als µ (mu) – die wordt berekend door de massa van het hemellichaam te delen door de totale massa van de andere objecten die zijn baan delen.
Geberkende en mogelijke dwergplaneten:
Er zijn momenteel vijf dwergplaneten: Pluto, Eris, Makemake, Haumea en Ceres. Alleen Ceres en Pluto zijn voldoende waargenomen om onomstotelijk in deze categorie te passen. De IAU heeft besloten dat naamloze Trans-Neptunische Objecten (TNO’s) met een absolute magnitude helderder dan +1 (en een wiskundig afgebakende minimale diameter van 838 km) moeten worden benoemd als dwergplaneten.
Mogelijke kandidaten die momenteel worden overwogen zijn Orcus, 2002 MS4, Salacia, Quaoar, 2007 OR10, en Sedna. Al deze objecten bevinden zich in de Kuipergordel of de Verspreide Schijf; met uitzondering van Sedna, dat een los object is – een speciale klasse die van toepassing is op dynamische TNO’s in het buitenste zonnestelsel.
Het is mogelijk dat er nog 40 andere objecten in het zonnestelsel bekend zijn die met recht als dwergplaneten kunnen worden geclassificeerd. Naar schatting kunnen er tot 200 dwergplaneten worden gevonden als het hele gebied dat bekend staat als de Kuipergordel wordt onderzocht, en dat het aantal kan oplopen tot meer dan 10.000 als objecten die buiten de Kuipergordel verspreid liggen in aanmerking worden genomen.
Opmerking:
In de onmiddellijke nasleep van het IAU-besluit over de definitie van een planeet heeft een aantal wetenschappers laten weten het niet eens te zijn met de IAU-resolutie. Mike Brown (de leider van het Caltech-team dat Eris heeft ontdekt) is het eens met de vermindering van het aantal planeten tot acht. Astronomen als Alan Stern hebben echter kritiek geuit op de IAU-definitie.
Stern heeft betoogd dat de Aarde, Mars, Jupiter en Neptunus, net als Pluto, hun baanzones niet volledig hebben ontruimd. De aarde draait samen met 10.000 asteroïden in de buurt van de aarde om de zon, wat volgens Stern in tegenspraak is met het idee dat de aarde haar baan heeft vrijgemaakt. Jupiter, ondertussen, wordt vergezeld door maar liefst 100.000 Trojaanse asteroïden op zijn omloopbaan.
Dus, in 2011, noemde Stern Pluto nog steeds een planeet en accepteerde andere dwergplaneten zoals Ceres en Eris, evenals de grotere manen, als extra planeten. Andere astronomen hebben deze mening echter weerlegd door te zeggen dat de grote planeten hun banen niet hebben vrijgemaakt, maar de banen van de andere hemellichamen binnen hun omloopzone volledig controleren.
Een ander twistpunt is de toepassing van deze nieuwe definitie op planeten buiten het zonnestelsel. Met behulp van technieken om buitenaardse hemellichamen te identificeren kan in het algemeen niet worden vastgesteld of een hemellichaam “zijn baan heeft verlaten”, behalve indirect. Daarom heeft de IAU in 2001 een aparte “werk”-definitie voor extrasolaire planeten opgesteld, met als criterium: “De minimum massa/grootte die nodig is om een extrasolair object als planeet te beschouwen, moet dezelfde zijn als die in het zonnestelsel wordt gebruikt.”
Naast de inhoud van het besluit van de IAU is er ook nog de controverse rond het besluitvormingsproces zelf. Bij de eindstemming was slechts een relatief klein percentage van de Algemene Vergadering van de IAU betrokken – 425 van de 9000, oftewel minder dan 5%. Dit was gedeeltelijk te wijten aan het tijdstip van de stemming, die plaatsvond op de laatste dag van het tiendaagse evenement toen veel leden al vertrokken waren.
Voorstanders van het besluit benadrukken echter dat een steekproef van 400 vertegenwoordigers op een populatie van 9000 statistisch gezien een resultaat oplevert met een goede nauwkeurigheid. Dus zelfs als slechts 4-5% van de leden voor de herindeling van Pluto heeft gestemd, kan het feit dat de meerderheid van de leden het eens was worden opgevat als een afspiegeling van de mening van de IAU als geheel.
Er is ook nog de kwestie van de vele astronomen die niet op de conferentie aanwezig konden zijn of die er de voorkeur aan gaven niet naar Praag af te reizen. Astronome Marla Geha heeft ook verduidelijkt dat niet alle leden van de Unie nodig waren om over de classificatie te stemmen, en dat alleen degenen wier werk direct verband houdt met planeetonderzoek erbij betrokken hoefden te worden.
Ten slotte heeft de NASA aangekondigd dat zij de nieuwe door de IAU opgestelde richtlijnen zal gebruiken, wat neerkomt op een bekrachtiging of op zijn minst aanvaarding van het IAU-standpunt. Toch is de controverse rond het besluit van 2006 nog lang niet voorbij, en we kunnen verdere ontwikkelingen op dit front verwachten naarmate er meer “dwergplaneten” worden gevonden en aangewezen.
Wat een dwergplaneet is volgens de IAU is gemakkelijk genoeg, maar het zal steeds moeilijker worden om het zonnestelsel te laten passen in een classificatiesysteem met drie niveaus naarmate ons begrip van het heelal toeneemt en we steeds verder de ruimte in kunnen kijken.
We hebben veel artikelen over dwergplaneten geschreven voor Universe Today. Hier is er een over Dwergplaneten, en hier is er een over Waarom Pluto niet langer een planeet is.
Astronomy Cast heeft ook een aflevering die helemaal over Dwergplaneten gaat. Luister hier, Aflevering 194: Dwarf Planets.
Voor meer informatie, kijk op NASA’s Solar System Overview: Dwarf Planets, de Solar System Exploration Guide on Dwarf Planets, en Mike Brown’s Dwarf Planet page.
Hier is de lijst van alle bekende Dwerg Planeten en hun manen. We hopen dat u vindt wat u zoekt:
Gebekende Dwergplaneten:
- Ceres
- Pluto
- Charon
- Hydra
- Nix
- Haumea
- Makemake
- Eris
- Dysnomia
Mogelijke Dwergplaneten:
- Orcus
- Quaoar
- 2007 OR10
- Sedna