天文學(xué)家建議我們改變“行星”的定義——這就是原因

行星的真正定義是什么，將來會(huì)不會(huì)有更精細(xì)的定義？這是一個(gè)近期研究發(fā)表于行星科學(xué)雜志希望作為來自美國(guó)和加拿大的研究人員團(tuán)隊(duì)進(jìn)行討論研究了對(duì)“行星”進(jìn)行新定義的可能性.

這項(xiàng)研究有可能挑戰(zhàn)國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）概述的長(zhǎng)期定義，該聯(lián)合會(huì)建立了國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)B5號(hào)決議在2006年，導(dǎo)致冥王星從“行星”降級(jí)為“矮行星”。

在這里，《今日宇宙》與研究的主要作者討論了這項(xiàng)令人難以置信的研究，Jean-Luc Margot博士他是加州大學(xué)洛杉磯分校地球、行星與空間科學(xué)系的教授，他談到了這項(xiàng)研究背后的動(dòng)機(jī)、重要結(jié)果、國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)需要采取哪些步驟來實(shí)施他的新定義，以及瑪戈特博士是否認(rèn)為冥王星應(yīng)該被重新歸類為行星。

那么，這項(xiàng)研究背后的動(dòng)機(jī)是什么？

“國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）的B5號(hào)決議是有問題的——它含糊不清，不包括系外行星——而且問題不會(huì)自行消失，”馬戈特博士告訴《今日宇宙》。

“我們的社區(qū)和公眾應(yīng)該為'行星'和'衛(wèi)星'等重要的天體物理學(xué)術(shù)語(yǔ)提供更好的定義。我們有18年的時(shí)間來找出問題并考慮可能的前進(jìn)道路。我們有充分的理由相信，我們?cè)?024年比2006年更有能力取得好的結(jié)果。

根據(jù) IAU B5 號(hào)決議，目前對(duì)行星的定義如下：

（a） 在圍繞太陽(yáng)的軌道上，

（b） 具有足夠的質(zhì)量使其自重克服剛體力，從而呈現(xiàn)流體靜力平衡（近圓形）形狀，以及

（c） 已清理其軌道周圍的社區(qū)。

不幸的是，這導(dǎo)致冥王星從行星降級(jí)為矮行星，因?yàn)樗环蠘?biāo)準(zhǔn)（c）。

此外，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）第B5號(hào)決議將自己限制在我們太陽(yáng)系內(nèi)的行星，特別是與圍繞單個(gè)恒星運(yùn)行的行星有關(guān)。相比之下，大約50顆系外行星已被確認(rèn)在雙星（雙星）系統(tǒng)中圍繞一顆恒星運(yùn)行。因此，包括系外行星在內(nèi)的國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）新定義可能有助于為整個(gè)宇宙中的行星建立更好的框架。

雖然國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）的B5號(hào)決議被認(rèn)為是行星的定性（非數(shù)學(xué)）定義，但最近的這項(xiàng)研究試圖開發(fā)一個(gè)更定量（數(shù)學(xué)）的定義，或行星分類學(xué)（分類），可以涵蓋太陽(yáng)系內(nèi)外的行星和衛(wèi)星（衛(wèi)星）。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員使用一系列方程式來計(jì)算行星體的“清除區(qū)域的能力”，這與IAU B5號(hào)決議的標(biāo)準(zhǔn)（c）相吻合，目的是確定行星體需要“清除區(qū)域”的大致大小。

其他方程也用于確定行星和衛(wèi)星之間的差異。因此，這項(xiàng)研究最重要的結(jié)果是什么？

“我們建議，行星體可以根據(jù)易于測(cè)量的特性進(jìn)行分類：軌道元素和質(zhì)量，”馬戈特博士告訴《今日宇宙》。

“我們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)軌道元素和質(zhì)量對(duì)太陽(yáng)系天體進(jìn)行無(wú)監(jiān)督的聚類會(huì)產(chǎn)生不同的群。聚類揭示了衛(wèi)星與行星的不同，并且揭示了這 8 顆行星與所有其他天體不同。這些群體的存在以及這些群體之間的差距為行星分類學(xué)提供了自然的分界線。

Margot博士繼續(xù)說道：“我們強(qiáng)調(diào)關(guān)注在特定時(shí)間尺度內(nèi)清理區(qū)域的能力，而不是已經(jīng)清除區(qū)域的狀態(tài)。前者是穩(wěn)健的，易于量化和觀察，后者難以實(shí)施和難以量化。

“我們提出了一個(gè)適用于所有恒星、恒星殘骸和褐矮星的單一清除時(shí)間尺度。我們提出了一個(gè)與國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）建議一致的定義，但我們也研究了與這些建議相關(guān)的潛在困難。我們提出了一個(gè)更簡(jiǎn)單的、基于大眾的提案，避免了其中一些困難。

該提案由以下定義組成：

行星是一個(gè)天體，

（a） 圍繞一顆或多顆恒星、褐矮星或恒星殘骸運(yùn)行，以及

（b） 質(zhì)量超過10²³kg，以及

（c） 質(zhì)量小于 13木星質(zhì)量 （2.5 × 10²⁸千克）。

衛(wèi)星是圍繞行星運(yùn)行的天體。

總部位于法國(guó)巴黎，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)成立1919 年 7 月 28 日，在比利時(shí)布魯塞爾，旨在促進(jìn)和改善天文學(xué)的各個(gè)方面，包括科學(xué)研究、公共宣傳和全球教育。

截至2024年5月，IAU由92個(gè)國(guó)家和12,738名成員組成。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)在其歷史上舉行了32屆大會(huì)，目標(biāo)是建立科學(xué)協(xié)議，或者就行星而言，在2006年第26屆大會(huì)期間提供新的定義。

最近決議的示例包括保護(hù)射電天文學(xué)免受無(wú)線電干擾和紫外天文學(xué)的進(jìn)展，均在 2021 年第 31 屆大會(huì)上舉行。因此，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)需要采取哪些步驟來實(shí)施這三個(gè)定義行星的標(biāo)準(zhǔn)？

“國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）有一個(gè)既定的程序來考慮和投票擬議的決議，”瑪戈特博士告訴《今日宇宙》。

“在我看來，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)應(yīng)該遵循其既定的程序，并考慮所有合理的意見。我們?cè)?2024 年沒有成功，但我們可能會(huì)在 2027 年大會(huì)之前重新提交，我們希望屆時(shí)能取得更積極的結(jié)果。

如前所述，這項(xiàng)研究的動(dòng)機(jī)源于2006年IAU B5號(hào)決議，該決議確立了行星的新定義，導(dǎo)致冥王星根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)從行星降級(jí)為矮行星。

這立即遭到了科學(xué)界的懷疑，包括艾倫·斯特恩博士他是2015年訪問冥王星的新視野號(hào)任務(wù)的首席研究員，冥王星在2006年初新視野號(hào)發(fā)射后不到一年就被降級(jí)了。

這種阻力在政治上也有所體現(xiàn)包括加利福尼亞州、新墨西哥州和伊利諾伊州在內(nèi)的幾個(gè)州政府公開譴責(zé)降級(jí)。因此，在瑪戈特博士看來，冥王星是否應(yīng)該被重新歸類為行星？

“冥王星是一個(gè)了不起的行星體，值得探索，”瑪戈特博士告訴《今日宇宙》。

“然而，將冥王星與八顆行星歸類是沒有意義的。人們可能對(duì)2006年國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）行星定義的范圍和精確度有合理的擔(dān)憂，但至少國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)決議的結(jié)果是明智的：冥王星不屬于這八顆行星，需要被分配到不同的類別。我們的工作重點(diǎn)不是冥王星，而是量化和概括行星的定義。

在撰寫本文時(shí)，美國(guó)宇航局已經(jīng)確認(rèn)了5,690顆系外行星的存在而且這個(gè)數(shù)字每天都在以穩(wěn)定的速度增長(zhǎng)，這意味著圍繞多顆恒星運(yùn)行的系外行星的數(shù)量也將增加。

因此，隨著我們繼續(xù)探索宇宙，行星的新定義可以為識(shí)別和表征系外行星及其各自的衛(wèi)星（系外衛(wèi)星）提供一個(gè)更好的框架。

這項(xiàng)最近的研究可以通過開發(fā)一種定量方法來定義我們太陽(yáng)系內(nèi)外的行星和衛(wèi)星，從而幫助建立這一框架，這可能有助于塑造我們對(duì)宇宙及其在宇宙中的位置的理解。此外，使用數(shù)學(xué)來建立新的定義也可以消除定義行星的任何主觀性。

“我們的提議中沒有設(shè)計(jì)任何內(nèi)容來保持行星數(shù)量的減少，”馬戈特博士告訴《今日宇宙》。

“聚類分析對(duì)人類的感受完全不可知。它可能導(dǎo)致一組 8 顆行星、12 顆行星或 50 顆行星，我們會(huì)做完全相同的事情。它確定了8顆行星。

“那些對(duì)較小的天體不被認(rèn)為是行星而感到懊惱的讀者應(yīng)該感到欣慰，因?yàn)檫@些天體同樣值得探索。一個(gè)群體或另一個(gè)群體的分類不是科學(xué)重要性的指標(biāo)。

這個(gè)新定義將如何幫助科學(xué)家在未來幾年和幾十年內(nèi)更好地理解行星和系外行星？只有時(shí)間會(huì)證明一切，這就是我們科學(xué)的原因！

本文最初由今日宇宙.讀原文.

寶寶起名