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重新定义宇宙中的行星

2024-07-16科学

一项新提案试图改变行星的科学定义,目前行星需要绕太阳运行。

  • 国际天文学联合会将行星定义为围绕太阳运行的天体,其质量足以使重力迫使其形成球形,并清除了围绕太阳的轨道附近的其他物体。

  • 科学家们现在认识到数千颗行星的存在,但国际天文学联合会的定义仅适用于我们太阳系内的行星。

  • 新提出的定义规定,天体可以围绕一颗或多颗恒星、褐矮星或恒星残骸运行,并设定了适用于各地行星的质量限制。

  • 行星科学家正在提出一种新的行星定义,以取代许多研究人员认为以太阳为中心且过时的行星。目前的定义——由国际天文学联合会(IAU)于2006年建立,该组织正式命名太空中的物体——规定要成为行星,天体必须在我们的太阳系内绕太阳运行。

    将定义扩展到太阳系之外

    然而,科学家们知道,围绕太阳系外恒星运行的天体相当普遍,即将发表在【 行星科学杂志 】上的一篇文章主张对行星进行新的定义,包括不受太阳系边界的限制。该提案还提供了定量标准,以进一步阐明行星的定义。

    该文章的主要作者、加州大学洛杉矶分校 地球、行星和空间科学以及物理学和天文学教授让-吕克·玛戈特(Jean-Luc Margot)将在2024年8月的国际天文学联合会大会上提出拟议的新定义。

    当前定义及其局限性

    根据目前的定义,行星是围绕太阳运行的天体,其质量足以使重力迫使它变成球形,并清除了围绕太阳的轨道附近的其他物体。

    「目前的定义特别提到了绕太阳运行。我们现在知道有数千颗行星的存在,但国际天文学联合会的定义仅适用于我们太阳系中的行星,「玛戈特说。我们提出了一个新的定义,可以应用于围绕任何恒星、恒星残骸或褐矮星运行的天体。

    新的通用定义

    作者认为,虽然绕太阳运行的要求过于具体,但国际天文学联合会定义中的其他标准过于模糊。例如,它说一颗行星已经「清除了它的轨道」,但没有说明这意味着什么。拟议的新定义包含可量化的标准,可用于定义太阳系内外的行星。

    在新的定义中,行星是一个天体,它:

  • 围绕一颗或多颗恒星、褐矮星或恒星残骸运行,并且

  • 比 10 23 公斤大,并且

  • 质量小于 13 木星 质量(2.5 X 10 28 公斤)。

  • 建立基于动态优势的分类法

    Margot和不列颠哥伦比亚大学的合著者Brett Gladman和加利福尼亚州特曼库拉Chaparral高中的学生Tony Yang对太阳系中物体的属性进行了数学算法,以查看哪些物体聚集在一起。该分析揭示了我们太阳系中行星所共有的不同品质群体,这些品质可以作为创建行星分类法的起点。

    例如,如果一个物体有足够的重力通过积累或弹出附近的较小物体来清除路径,则称它为动态主导。

    「我们太阳系中的所有行星都是动态主导的,但其他物体 - 包括冥王星 等矮行星和小行星 - 不是,」玛戈特说。「所以这个属性可以包含在行星的定义中。

    修订行星地位标准

    对动态优势的要求提供了质量的下限。但潜在的行星也可能太大而无法适应新的定义。例如,一些气态巨行星是如此之大,以至于氘发生了热核聚变,该物体变成了称为褐矮星的亚恒星,因此不是行星。这个极限已被确定为13个或更多木星的质量。

    另一方面,目前对球形的要求更成问题。遥远的行星很少能被观测到足够详细的程度,无法确定它们的形状。作者认为,形状要求很难实现,以至于它实际上对定义目的毫无用处,即使行星通常是圆形的。

    行星定义的未来前景

    「将定义锚定在最容易测量的量 - 质量 - 可以消除关于特定对象是否符合标准的争论,」格拉德曼说。「这是当前定义的一个弱点。

    好消息是,在太阳系中,大于10 21 公斤的天体似乎是圆形的。因此,所有满足建议的质量下限 10 23 kg 的物体都应是球形的。

    虽然国际天文学联合会(IAU)对行星定义的任何正式改变都可能还需要几年时间,但玛戈特和他的同事们希望他们的工作能够引发一场对话,从而改进定义。