天文學家建議我們改變“行星”的定義——這就是原因

行星的真正定義是什么，將來會不會有更精細的定義？這是一個近期研究發(fā)表于行星科學雜志希望作為來自美國和加拿大的研究人員團隊進行討論研究了對“行星”進行新定義的可能性.

這項研究有可能挑戰(zhàn)國際天文學聯合會（IAU）概述的長期定義，該聯合會建立了國際天文學聯合會B5號決議在2006年，導致冥王星從“行星”降級為“矮行星”。

在這里，《今日宇宙》與研究的主要作者討論了這項令人難以置信的研究，Jean-Luc Margot博士他是加州大學洛杉磯分校地球、行星與空間科學系的教授，他談到了這項研究背后的動機、重要結果、國際天文學聯合會需要采取哪些步驟來實施他的新定義，以及瑪戈特博士是否認為冥王星應該被重新歸類為行星。

那么，這項研究背后的動機是什么？

“國際天文學聯合會（IAU）的B5號決議是有問題的——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)和公眾應該為'行星'和'衛(wèi)星'等重要的天體物理學術語提供更好的定義。我們有18年的時間來找出問題并考慮可能的前進道路。我們有充分的理由相信，我們在2024年比2006年更有能力取得好的結果。

根據 IAU B5 號決議，目前對行星的定義如下：

（a） 在圍繞太陽的軌道上，

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

（c） 已清理其軌道周圍的社區(qū)。

不幸的是，這導致冥王星從行星降級為矮行星，因為它不符合標準（c）。

此外，國際天文學聯合會（IAU）第B5號決議將自己限制在我們太陽系內的行星，特別是與圍繞單個恒星運行的行星有關。相比之下，大約50顆系外行星已被確認在雙星（雙星）系統(tǒng)中圍繞一顆恒星運行。因此，包括系外行星在內的國際天文學聯合會（IAU）新定義可能有助于為整個宇宙中的行星建立更好的框架。

雖然國際天文學聯合會（IAU）的B5號決議被認為是行星的定性（非數學）定義，但最近的這項研究試圖開發(fā)一個更定量（數學）的定義，或行星分類學（分類），可以涵蓋太陽系內外的行星和衛(wèi)星（衛(wèi)星）。

為了實現這一目標，研究人員使用一系列方程式來計算行星體的“清除區(qū)域的能力”，這與IAU B5號決議的標準（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，這項研究最重要的結果是什么？

“我們建議，行星體可以根據易于測量的特性進行分類：軌道元素和質量，”馬戈特博士告訴《今日宇宙》。

“我們發(fā)現，根據軌道元素和質量對太陽系天體進行無監(jiān)督的聚類會產生不同的群。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提供了自然的分界線。

Margot博士繼續(xù)說道：“我們強調關注在特定時間尺度內清理區(qū)域的能力，而不是已經清除區(qū)域的狀態(tài)。前者是穩(wěn)健的，易于量化和觀察，后者難以實施和難以量化。

“我們提出了一個適用于所有恒星、恒星殘骸和褐矮星的單一清除時間尺度。我們提出了一個與國際天文學聯合會（IAU）建議一致的定義，但我們也研究了與這些建議相關的潛在困難。我們提出了一個更簡單的、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：

行星是一個天體，

（a） 圍繞一顆或多顆恒星、褐矮星或恒星殘骸運行，以及

（b） 質量超過10²³kg，以及

（c） 質量小于 13木星質量 （2.5 × 10²⁸千克）。

衛(wèi)星是圍繞行星運行的天體。

總部位于法國巴黎，國際天文學聯合會成立1919 年 7 月 28 日，在比利時布魯塞爾，旨在促進和改善天文學的各個方面，包括科學研究、公共宣傳和全球教育。

截至2024年5月，IAU由92個國家和12,738名成員組成。國際天文學聯合會在其歷史上舉行了32屆大會，目標是建立科學協議，或者就行星而言，在2006年第26屆大會期間提供新的定義。

最近決議的示例包括保護射電天文學免受無線電干擾和紫外天文學的進展，均在 2021 年第 31 屆大會上舉行。因此，國際天文學聯合會需要采取哪些步驟來實施這三個定義行星的標準？

“國際天文學聯合會（IAU）有一個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，國際天文學聯合會應該遵循其既定的程序，并考慮所有合理的意見。我們在 2024 年沒有成功，但我們可能會在 2027 年大會之前重新提交，我們希望屆時能取得更積極的結果。

如前所述，這項研究的動機源于2006年IAU B5號決議，該決議確立了行星的新定義，導致冥王星根據新標準從行星降級為矮行星。

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

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

“冥王星是一個了不起的行星體，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2006年國際天文學聯合會（IAU）行星定義的范圍和精確度有合理的擔憂，但至少國際天文學聯合會決議的結果是明智的：冥王星不屬于這八顆行星，需要被分配到不同的類別。我們的工作重點不是冥王星，而是量化和概括行星的定義。

在撰寫本文時，美國宇航局已經確認了5,690顆系外行星的存在而且這個數字每天都在以穩(wěn)定的速度增長，這意味著圍繞多顆恒星運行的系外行星的數量也將增加。

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）提供一個更好的框架。

這項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系內外的行星和衛(wèi)星，從而幫助建立這一框架，這可能有助于塑造我們對宇宙及其在宇宙中的位置的理解。此外，使用數學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計任何內容來保持行星數量的減少，”馬戈特博士告訴《今日宇宙》。

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

“那些對較小的天體不被認為是行星而感到懊惱的讀者應該感到欣慰，因為這些天體同樣值得探索。一個群體或另一個群體的分類不是科學重要性的指標。

這個新定義將如何幫助科學家在未來幾年和幾十年內更好地理解行星和系外行星？只有時間會證明一切，這就是我們科學的原因！

本文最初由今日宇宙.讀原文.

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