پلوتون (Pluto)

تعیین شده در 134340 پلوتون، پلوتون یک سیاره کوتوله است که در کمربند کویپر، حلقه وسیعی از اجرام آسمانی فراتر از مدار نپتون قرار دارد. این نهمین جرم بزرگ و دهمین جرم شناخته شده است که مستقیماً به دور خورشید می چرخد. در حالی که این جرم بزرگ‌ترین جرم فرا نپتونی شناخته شده از نظر حجم است، هرچند با حاشیه‌ای کم، جرم آن کمتر از جرم اریس است. مانند سایر اجرام کمربند کویپر، پلوتون عمدتاً از یخ و سنگ تشکیل شده است و اندازه آن به طور قابل توجهی کوچکتر از سیارات درونی است. جرم آن تقریباً یک ششم جرم ماه و حجم آن تقریباً یک سوم است. در ابتدا به عنوان یک سیاره طبقه بندی شده بود، وضعیت آن زمانی که ستاره شناسان تعریف جدیدی برای این اصطلاح ارائه کردند، وضعیت آن دوباره ارزیابی شد.

پلوتون (نام سیاره کوچک: 134340 پلوتون) یک سیاره کوتوله در کمربند کویپر، حلقه ای از اجرام فراتر از مدار نپتون است. این نهمین جرم بزرگ و دهمین جرم شناخته شده است که مستقیماً به دور خورشید می چرخد. این جرم از نظر حجم، بزرگترین جرم فرا نپتونی شناخته شده است، اما جرم آن کمتر از اریس است. مانند دیگر اجرام کمربند کویپر، پلوتون عمدتاً از یخ و سنگ ساخته شده است و بسیار کوچکتر از سیارات درونی است. جرم پلوتون تقریباً یک ششم جرم ماه و یک سوم حجم آن است. در ابتدا یک سیاره در نظر گرفته می شد، زمانی که ستاره شناسان تعریف جدیدی از این کلمه را با معیارهای جدید اتخاذ کردند، وضعیت آن تغییر کرد.

مدار پلوتو با گریز از مرکز و تمایل متوسط مشخص می شود، با فاصله آن از خورشید بین 30 تا 49 واحد نجومی (4.6 میلیارد تا 7.4 میلیارد AU)، معادل 5 تا 7.4 میلیارد AU، معادل 5 تا 7.4 میلیارد AU. مایل). در فاصله مداری متوسط ​​39.5 AU (5.91 میلیارد کیلومتر؛ 3.67 میلیارد مایل)، نور خورشید به 5.5 ساعت برای رسیدن به پلوتون نیاز دارد. علیرغم اینکه مسیر غیرعادی آن به طور دوره‌ای آن را نسبت به نپتون به خورشید نزدیک‌تر می‌کند، یک مکانیسم رزونانس مداری پایدار تضمین می‌کند که این دو جسم با هم برخورد نمی‌کنند.

پلوتون توسط پنج قمر شناخته‌شده در گردش است: شارون، که بزرگترین قمر با قطر بیش از نصف پلوتو است. Styx; نیکس کربروس و هیدرا پلوتون و شارون گهگاه به دلیل مرکز جرمشان، مرکز جرم مشترک، که در خارج از هر دو بدن قرار دارد، به همراه حالت قفل جزر و مدی آنها به عنوان یک سیستم دوتایی طبقه بندی می شوند. فضاپیمای New Horizons مراسم افتتاحیه را انجام داد

Clyde W. Tombaugh پلوتون را در سال 1930 کشف کرد و آن را به عنوان اولین جسم شناسایی شده در کمربند کویپر مشخص کرد. در ابتدا، به طور گسترده به عنوان سیاره نهم شناخته شد. با این حال، طبقه بندی سیاره ای آن با درک اینکه اندازه آن به طور قابل توجهی کوچکتر از آنچه پیش بینی می شد، مورد بررسی قرار گرفت. این رزروها با کشف اجرام اضافی کمربند کویپر که در دهه 1990 آغاز شد، تشدید شد، به ویژه جسم پرجرم دیسک پراکنده بزرگتر اریس در سال 2005. در نتیجه، در سال 2006، اتحادیه بین المللی نجوم (IAU) به طور رسمی تعریف سیاره ای را که توسط آن سیاره شبیه به reclatoflus می شود تجدید نظر کرد. با این وجود، تعداد قابل توجهی از ستاره شناسان سیاره ای همچنان به پلوتون و سایر سیارات کوتوله به عنوان سیارات نگاه می کنند.

تاریخچه

کشف

در طول دهه 1840، اوربان لو وریر، مکانیک نیوتنی را برای پیش‌بینی موقعیت سیاره ناشناخته نپتون، بر اساس تجزیه و تحلیل خود از آشفتگی‌های مداری مشاهده‌شده در اورانوس، به کار برد. مشاهدات بعدی نپتون در اواخر قرن نوزدهم، اخترشناسان را بر آن داشت تا این فرضیه را مطرح کنند که یک سیاره اضافی و ناشناخته، متمایز از نپتون، بر مدار اورانوس تأثیر می‌گذارد.

در سال 1906، پرسیوال لاول، یک بوستونی برجسته که رصدخانه لاول را در فلگستاف آریزونا در سال 1894 تأسیس کرد، یک تلاش تحقیقاتی جامع را برای یافتن سیاره نهم بالقوه آغاز کرد که آن را "سیاره X" نامید. تا سال 1909، لاول با همکاری ویلیام اچ. پیکرینگ، چندین مختصات آسمانی ممکن را برای این سیاره فرضی پیشنهاد کرد. لاول و رصدخانه اش این جستجو را با استفاده از محاسبات ریاضی انجام شده توسط الیزابت ویلیامز، تا زمان مرگ او در سال 1916، بدون موفقیت دنبال کردند. بدون اینکه لاول بداند، بررسی های عکاسی او به طور ناخواسته دو تصویر ضعیف از پلوتون در 19 مارس و 7 آوریل 1915 ثبت کرده بود. با این حال، اینها در آن زمان به عنوان سیاره شناسایی نشدند. علاوه بر این، چهارده مشاهدات پیش از کشف دیگر پلوتون شناخته شده است که اولین آنها توسط رصدخانه یرکس در 20 اوت 1909 ثبت شده است.

پس از مرگ پرسیوال لاول، بیوه او، کنستانس لاول، درگیر یک دعوای حقوقی ده ساله با رصدخانه لاول در مورد دارایی شوهرش شد که در نتیجه از سرگیری جستجوی سیاره X تا سال 1929 به تعویق افتاد. تامبا، که در آن زمان 23 سال داشت، که اخیراً پس از اسلیفر به کارکنان رصدخانه ملحق شده بود، به طور قابل توجهی تحت تأثیر تصاویر نجومی خود قرار گرفت.

وظیفه کلاید تومبا شامل عکاسی منظم از آسمان شب به صورت جفت، و سپس تجزیه و تحلیل این جفت‌ها برای شناسایی اجرام آسمانی است که موقعیت خود را تغییر داده‌اند. او با استفاده از یک مقایسه کننده پلک، به سرعت بین نماهای هر صفحه عکاسی متناوب می کرد، در نتیجه توهمی از حرکت برای اجسامی ایجاد می کرد که تغییر موقعیت یا ظاهر را در تصاویر نشان می دهند. پس از نزدیک به یک سال مشاهده دقیق، در 18 فوریه 1930، تامباگ یک جسم متحرک بالقوه را بر روی صفحاتی که در 23 و 29 ژانویه گرفته شده بود شناسایی کرد. عکس دیگری از 21 ژانویه، اگرچه کیفیت پایین‌تری داشت، این حرکت مشاهده شده را تایید کرد. پس از به دست آوردن تصاویر تأییدکننده بیشتر توسط رصدخانه، این کشف به طور رسمی از طریق تلگرام به رصدخانه کالج هاروارد در 13 مارس 1930 اعلام شد.

یک سال پلوتونی منفرد 247.94 سال زمینی را در بر می گیرد. در نتیجه، پیش‌بینی می‌شود که پلوتون مدار افتتاحیه خود را از زمان کشف آن در سال 2178 تکمیل کند.

نامگذاری

نام پلوتون از خدای رومی عالم اموات سرچشمه می گیرد و همچنین به عنوان لقبی برای هادس، همتای یونانی عمل می کند.

به دنبال اعلام این کشف، رصدخانه لاول بیش از هزار پیشنهاد نامگذاری دریافت کرد. در این میان، مینروا، پلوتون و کرونوس به عنوان رقبای اصلی ظاهر شدند. اگرچه "Minerva" در ابتدا مورد علاقه کارکنان Lowell بود، اما در نهایت به دلیل استفاده قبلی برای یک سیارک رد شد. کرونوس را نامناسب می‌دانستند، عمدتاً به این دلیل که توماس جفرسون جکسون سی، ستاره‌شناسی که منجمی غیرمحبوب و خود محور تلقی می‌شد، از آن حمایت می‌کرد. پس از آن، رای گیری انجام شد که منجر به انتخاب یکپارچه "پلوتون" شد. برای اطمینان از ماندگاری این نامگذاری و جلوگیری از تغییر نام احتمالی، مشابه تغییرات تاریخی تجربه شده توسط اورانوس، رصدخانه لاول به طور رسمی این نام را به انجمن نجوم آمریکا و انجمن سلطنتی نجوم ارائه کرد که هر دو به اتفاق آرا تایید کردند. این نام به طور رسمی در 1 می 1930 منتشر شد.

نام پلوتون در میان تقریباً 150 پیشنهادی بود که از طریق مکاتبات و تلگراف به لاول ارسال شد. پیشنهاد اولیه از Venetia Burney (1918-2009)، یک دختر مدرسه ای یازده ساله از آکسفورد، انگلستان، که به اسطوره های کلاسیک علاقه داشت، سرچشمه گرفت. او این نام را به پدربزرگش، فالکونر مدان، در یک صبحانه خانوادگی پیشنهاد داد که او خبر کشف پلوتون را به اشتراک گذاشت. مدان متعاقباً این پیشنهاد را به پروفسور نجوم هربرت هال ترنر منتقل کرد، او سپس آن را به همکاران خود در لاول در 16 مارس، سه روز پس از اعلام رسمی، ارسال کرد.

نام "پلوتون" از نظر اسطوره‌شناسی مناسب تلقی می‌شد، زیرا خدای پلوتون یکی از شش فرزند بازمانده زحل بود که خواهر و برادرش (مشتری و نپتون، همراه با سرس، جونو و وستا) قبلاً به سیارات اصلی یا کوچک اختصاص داده شده بودند. هم شکل اسطوره‌ای و هم جسم آسمانی با حوزه‌های «تاریک» مرتبط بودند، و توانایی خدا برای نامرئی بودن، وضعیت طولانی‌مدت کشف نشده سیاره را منعکس می‌کرد. علاوه بر این، این انتخاب با تصادفی که دو حرف اولیه پلوتون با حروف اول پرسیوال لوول مطابقت دارد، تقویت شد، که نام خود، "Percival"، پیشنهاد برجسته ای برای سیاره جدید بود.

نماد

پس از نام‌گذاری، نماد سیاره‌ای پلوتو ⟨⟩ به‌عنوان یک مونوگرام ترکیبی از حروف "PL" ابداع شد. در حالی که این نماد اکنون به ندرت در زمینه های نجومی استفاده می شود، اما در طالع بینی رواج دارد. برعکس، نماد نجومی غالب برای پلوتو، که گهگاه در نجوم نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، یک گوی را به تصویر می‌کشد (که احتمالاً نمادی از کلاه نامرئی پلوتون است) که در بالای صفحه پلوتون قرار دارد ⟨⟩، طرحی که از اوایل دهه 1930 نشات گرفته است. کره ها در سال 1930، گزارش شده است که والت دیزنی هنگام معرفی همدم سگ میکی ماوس، پلوتون، از این نام الهام گرفته است، اگرچه بن شارپستین انیماتور نمی تواند به طور قطعی دلیل این انتخاب نامگذاری را مشخص کند. متعاقباً، در سال 1941، گلن تی سیبورگ، عنصر تازه سنتز شده را پلوتونیوم به نام پلوتون نامید، با پایبندی به قرارداد نامگذاری عناصر به نام سیارات اخیراً کشف شده، روشی که قبلاً با اورانیوم (به نام اورانوس) و نپتونیوم (به نام نپتون) مشاهده شده بود.

نام "پلوتون" به طور گسترده در زبان‌های متعددی پذیرفته شده است، که اغلب به شکل‌های مختلف ترجمه شده ظاهر می‌شود. در ژاپنی، هوئی نوجیری calque Meiōsei را پیشنهاد کرد (冥王星پادشاه (Good) دنیای زیرین")، اصطلاحی است که بعدا توسط چینی ها و کره ای ها پذیرفته شد. در حالی که برخی از زبان‌های هندی نام پلوتو را حفظ کرده‌اند، برخی دیگر، از جمله هندی، آن را با نام Yama، خدای مرگ هندو، یاد می‌کنند. به طور مشابه، زبان‌های پلینزی اغلب نام یک خدای بومی جهان اموات را به کار می‌برند، که نمونه آن عبارت مائوری Whiro است. ویتنامی به دلیل محدودیت واج شناختی از نامگذاری چینی جدا می شود: اصطلاح چینی-ویتنامی 冥 minh، که به معنی "تاریک" است، یک همفون متن برای 明 minh، به معنی "روشن". در نتیجه، ویتنامی‌ها از نام یاما، که یک خدای بودایی نیز هست، استفاده می‌کنند که به صورت Sao Diêm Vương 星閻王 ("Yama") ترجمه می‌شود، که ریشه آن از ستاره چینی است. title="Chinese-language text">閻王 Yán Wáng / Yìhm Wòhng ("King Yama").

رد کردن سیاره X

پس از کشف پلوتو، ضعف ذاتی آن و عدم وجود یک دیسک قابل تشخیص بلافاصله سؤالاتی را در مورد شناسایی آن به عنوان سیاره X فرضی لاول ایجاد کرد. در طول قرن بیستم، تخمین‌های جرم پلوتون تحت بازبینی‌های رو به پایین متوالی قرار گرفت.

در ابتدا، ستاره شناسان جرم پلوتون را با برون یابی تأثیر گرانشی فرضی آن بر نپتون و اورانوس تعیین کردند. تا سال 1931، جرم پلوتون تقریباً به جرم زمین تخمین زده شد. محاسبات بعدی در سال 1948 این تخمین را تقریباً به جرم مریخ کاهش داد. سیدلمن و همکارانش، در سال 1971، مقدار 0.11±0.02 جرم زمین را تعیین کردند، بر اساس این فرضیه که پلوتو به طور گرانشی مدار نپتون را مختل می کند. در سال 1976، دیل کرویکشانک، کارل پیلچر و دیوید موریسون، محققان دانشگاه هاوایی، شواهدی از پوشاندن یخ متان سطح پلوتو را کشف کردند که آنها را قادر ساخت تا برای اولین بار آلبدوی پلوتو را محاسبه کنند. یافته‌های آن‌ها نشان داد که پلوتو نسبت به اندازه‌اش درخشندگی فوق‌العاده بالایی دارد، به این معنی که جرم آن نمی‌تواند از 1 درصد جرم زمین بیشتر شود. کرویکشانک و تیمش همچنین اظهار داشتند که جرم پلوتون، که تنها چند هزارم زمین تخمین زده می‌شود، برای اعمال هر گونه اثر گرانشی قابل توجهی بر مدارهای اورانوس یا نپتون ناکافی است، بنابراین اذعان کردند که کشف تامبا به‌جای یک جستجوی مشاهداتی جامع در یک پیش‌بینی مشخص از چارتر است. 1978 اندازه‌گیری دقیق اولیه جرم پلوتون را تسهیل کرد، و نشان داد که جرم آن تقریباً 0.2٪ از جرم زمین است - مقداری بسیار کوچک برای توضیح اختلافات مداری مشاهده شده اورانوس. تحقیقات بعدی برای سیاره X جایگزین، به ویژه آنهایی که توسط رابرت ساتون هرینگتون انجام شد، ناموفق بود. در سال 1992، مایلز استندیش از داده‌های Voyager 2' در سال 1989 در کنار نپتون استفاده کرد که منجر به بازبینی 0.5 درصدی تخمین جرم نپتون - مقداری معادل جرم مریخ - برای محاسبه مجدد تأثیر گرانشی نپتون بر اوران شد. با ترکیب این ارقام تجدید نظر شده، اختلاف مداری، و در نتیجه ضرورت وجود سیاره X حذف شد.

در سال 2000، اجماع بین دانشمندان تأیید کرد که سیاره X، همانطور که لاول مفهوم سازی کرده بود، وجود ندارد. پیش‌بینی لاول در سال 1915 در مورد مدار و موقعیت سیاره X نزدیکی قابل توجهی به مدار واقعی پلوتون و موقعیت آن در آن دوره نشان داد. اندکی پس از کشف پلوتون، ارنست دبلیو براون به این نتیجه رسید که این هم ترازی صرفاً تصادفی بوده است.

دسته بندی

در آغاز سال 1992، اجرام آسمانی متعددی شناسایی شدند که در محدوده مداری پلوتون در حال چرخش بودند و بدین ترتیب عضویت پلوتون در جمعیت مشخصی از اجرام معروف به کمربند کویپر را نشان دادند. این درک وضعیت رسمی سیاره‌ای پلوتو را مورد بحث قرار داد و بحث‌های گسترده‌ای را در مورد اینکه آیا باید در کنار یا مجزا از جمعیت اطرافش طبقه‌بندی شود، برانگیخت. مدیران موزه‌ها و سیاره‌نماها گهگاه با حذف پلوتو از مدل‌های سیاره‌ای منظومه شمسی، جنجال‌هایی به راه انداختند. به عنوان مثال، در فوریه سال 2000، سیاره‌نمای هیدن در شهر نیویورک از یک مدل منظومه شمسی پرده برداری کرد که تنها دارای هشت سیاره بود، تصمیمی که تقریباً یک سال بعد توجه رسانه‌ها را به خود جلب کرد.

سرس، پالاس، جونو و وستا توسط اکثر سیارات اخترشناس به‌عنوان اکتشافات اخترشناسان 18 تا حد زیادی از سیارات طبقه‌بندی شدند. برعکس، زمین‌شناسان سیاره‌ای اغلب سرس، و گاهی پالاس و وستا را از سیارک‌های کوچک‌تر متمایز می‌کنند و این تمایز را به اندازه کافی برای تکامل زمین‌شناسی نسبت می‌دهند. در حالی که اجرام اولیه کمربند کویپر شناسایی شده نسبتا کوچک بودند، اکتشافات بعدی شامل اجرامی بود که به تدریج به اندازه پلوتون نزدیک می شدند، با برخی (از جمله خود پلوتون) معیارهای زمین شناسی برای سیاره بودن را برآورده می کردند اما تعاریف دینامیکی را برآورده نمی کردند.

در سال 1998، برایان جی. مارسدن از مرکز سیاره کوچک دانشگاه هاروارد پیشنهاد کرد که پلوتو نام سیاره کوچک 10000 را تعیین کند، در حالی که به طور همزمان وضعیت رسمی خود را به عنوان یک سیاره حفظ کند. دورنمای "تنزل رتبه" پلوتون مخالفت عمومی قابل توجهی را برانگیخت و اتحادیه بین المللی نجوم (IAU) را وادار کرد تا توضیح دهد که در آن مقطع، از حذف پلوتون از فهرست سیارات حمایت نمی کرد.

در اوایل دهه 2000، اخترشناسان در Caltech، تحت رهبری مایکل ای. براون، یک بررسی گسترده آسمان را با استفاده از فناوری تشخیص دیجیتال پیشرفته انجام دادند که منجر به کشف تعداد زیادی اجرام فرا نپتونی شد. در ابتدا تخمین زده شد که بسیاری از این اجرام از نظر اندازه با پلوتو یا بزرگتر از آن قابل مقایسه هستند، بنابراین بحثی علمی در مورد طبقه بندی بالقوه آنها به عنوان سیارات آغاز شد. با این حال، ارزیابی‌های مجدد بعدی منجر به تجدیدنظرهای نزولی در این تخمین‌های اندازه به دلیل آلبدوهای غیرمنتظره بالا شد.

بحث طبقه‌بندی در جولای 2005، زمانی که این ستاره‌شناسان کشف اریس را اعلام کردند، جرمی که به‌طور آشکار از جرمی بزرگ‌تر از سیاره‌ی 8 در پلوتون و پرجرم‌ترین جسم سیاره‌ای 8 در پلوتون 6 یافت شده بود، شدت گرفت و اجتناب‌ناپذیر شد. در ابتدا از اریس به عنوان دهمین سیاره یاد می شد، علیرغم عدم وجود اجماع رسمی در مورد وضعیت سیاره ای آن در آن زمان. در مقابل، بخشی از جامعه نجومی این کشف را به عنوان مدرکی قانع کننده برای طبقه بندی مجدد پلوتون به عنوان یک سیاره کوچک در نظر گرفتند.

طبقه بندی IAU

این مناظره در آگوست 2006 در طی نشست سه ساله IAU به اوج رسید، جایی که اخترشناسان اروگوئه ای خولیو آنجل فرناندز و گونزالو تانکردی به طور رسمی تعریف جدیدی را برای اصطلاح "سیاره" ارائه کردند. پیشنهاد آنها سه شرط ضروری برای یک جسم در منظومه شمسی را برای سیاره در نظر گرفتن:

• جسم باید مداری به دور خورشید داشته باشد.
• جسم باید جرم کافی برای گرانش خود داشته باشد تا بتواند از نظر هیدرواستاتیکی متعادل شود و در نتیجه شکلی تقریباً کروی پیدا کند.
• این جسم باید به صورت گرانشی مسیر مداری خود را از باقی مانده های مهم دیگر پاک کرده باشد.

پلوتون نمی تواند معیار سوم را برآورده کند. جرم آن تنها 0.07 برابر جرم ترکیبی دیگر اجرام در مجاورت مداری آن است، که در تضاد کامل با زمین است که 1.7 میلیون برابر جرم باقی مانده در مدارش (به استثنای ماه) را تشکیل می دهد. IAU متعاقباً تعیین کرد که اجرام سماوی مانند پلوتون که دو معیار اول را برآورده می کنند اما سومی را رعایت نمی کنند به عنوان سیارات کوتوله تعیین می شوند. در سپتامبر 2006، IAU رسماً پلوتون، اریس، و قمر اریس، Dysnomia را در فهرست سیاره‌های کوچک خود گنجاند و به آنها نام‌های رسمی سیاره‌های کوچک «(134340) پلوتون»، «(136199) اریس» و «(136199) Eris» را به آنها اختصاص داد. اگر پلوتو پس از کشف خود در سال 1930 فهرست‌بندی می‌شد، احتمالاً به دنبال حماسه 1163، که یک ماه قبل از آن شناسایی شد، نام 1164 را دریافت می‌کرد.

این طبقه‌بندی مجدد با مقاومتی در جامعه نجومی، به‌ویژه در میان دانشمندان سیاره‌شناسی که اغلب آن را رد می‌کنند، مواجه شده است. این دانشمندان اغلب پلوتون، شارون و اریس را سیارات می دانند و از همان منطق استفاده شده برای سرس استفاده می کنند که عملاً مستلزم پذیرش تنها بند دوم از تعریف IAU است. آلن استرن، محقق اصلی مأموریت New Horizons ناسا به پلوتو، علناً از قطعنامه IAU انتقاد کرد. وی همچنین اظهار داشت که این تصمیم فاقد نمایندگی گسترده جامعه نجومی است، با توجه به اینکه کمتر از پنج درصد از ستاره شناسان در رای گیری شرکت کردند. مارک دبلیو بوئی که در آن زمان به رصدخانه لوول وابسته بود، رسماً علیه این تعریف درخواست داد. برعکس، دیگر چهره‌های برجسته، مانند مایک براون، ستاره‌شناس شناخته شده برای کشف اریس، حمایت خود را از موضع IAU ابراز کرده‌اند.

واکنش عمومی به تصمیم IAU متفاوت بود. مجمع ایالتی کالیفرنیا قطعنامه‌ای را ارائه کرد که تصمیم IAU را به‌عنوان «بدعت علمی» توصیف کرد. در نیومکزیکو، مجلس نمایندگان قطعنامه‌ای را برای قدردانی از کلاید تومبا، کاشف پلوتو و ساکن قدیمی این ایالت تصویب کرد و اعلام کرد که پلوتون برای همیشه سیاره‌ای در آسمان مکزیک جدید محسوب می‌شود و 13 مارس 2007 را به عنوان روز سیاره پلوتو تعیین کرد. به طور مشابه، مجلس سنای ایلینویز در سال 2009 قطعنامه‌ای را با استناد به تولد تامبا در ایلینویز تصویب کرد که مدعی بود پلوتو به‌طور غیرمنصفانه توسط IAU به یک سیاره «کوتوله» تنزل داده شده است.

برخی از اعضای عمومی مخالفت خود را در مورد طبقه‌بندی مجدد ابراز کرده‌اند، و موضع خود را به بحث علمی در حال انجام یا ناشی از دلبستگی عاطفی نسبت می‌دهند و وضعیت سیاره‌ای پلوتون را بدون در نظر گرفتن عزم IAU نشان می‌دهند. در سال 2006، انجمن گویش آمریکایی، طی هفدهمین انتخاب سالانه واژه‌های سال، plutoed را به عنوان کلمه سال انتخاب کرد و «به پلوتو» را به‌عنوان «تنزل یا کاهش ارزش یک موجودیت یا فرد» تعریف کرد. علاوه بر این، در آوریل 2024، آریزونا، ایالتی که پلوتون در ابتدا در سال 1930 در آن کشف شد، قانونی را تصویب کرد که رسماً پلوتو را به عنوان سیاره ایالتی آن به رسمیت شناخت.

در آگوست 2008، محققانی که دیدگاه‌های متفاوتی را در مورد تعریف سیاره‌ای ارائه می‌کردند، در کنفرانس دانشگاه جانز هاپکینز در دانشگاه جانز هاپکینز برگزار شد. معیارهای IAU برای سیارات این رویداد با عنوان "بحث بزرگ سیاره" با انتشار یک بیانیه مطبوعاتی به پایان رسید که در آن به ناتوانی جامعه علمی در دستیابی به اجماع قطعی در مورد تعریف سیاره اعتراف کرد. پیش از این، در ژوئن 2008، IAU یک بیانیه مطبوعاتی منتشر کرده بود که در آن اصطلاح "پلوتوئید" را برای طبقه بندی پلوتون و سایر اجرام جرم سیاره ای که دارای محوری نیمه اصلی بیش از محور نپتون هستند، معرفی کرده بود. با این حال، این نامگذاری به پذیرش گسترده ای دست نیافته است.

مدار

پلوتون تقریباً هر 248 سال یکبار یک مدار را کامل می کند. پارامترهای مداری آن به طور قابل توجهی از سیارات اصلی که معمولاً مسیرهای تقریباً دایره‌ای به دور خورشید را حفظ می‌کنند، نزدیک به صفحه دایره البروج متفاوت است. برعکس، مدار پلوتو نسبت به دایره البروج شیب متوسطی بیش از 17 درجه نشان می دهد و دارای خروج از مرکز قابل توجهی است که آن را بیضوی می کند. این خروج از مرکز برجسته منجر به این می شود که بخشی از مسیر مداری پلوتون به طور دوره ای نزدیکتر از مدار نپتون به خورشید نزدیک شود. باری‌مرکز منظومه پلوتون-چارون در 5 سپتامبر 1989 به حضیض خود رسید و در طول بازه زمانی 7 فوریه 1979 تا 11 فوریه 1999 به خورشید نزدیک‌تر از نپتون قرار گرفت.

علی‌رغم حفظ رزونانس مداری 3:2، تشدید مداری و تشدید مداری با نگتوپتوپت. رفتار آشفته در حالی که مدل‌های محاسباتی می‌توانند موقعیت مداری آن را برای چندین میلیون سال در گذشته و آینده پیش‌بینی کنند، پیش‌بینی‌ها فراتر از فواصل زمانی غیرقابل اعتماد می‌شوند که به طور قابل‌توجهی بیشتر از زمان لیاپانوف آن 10 تا 20 میلیون سال است. این غیرقابل اعتماد بودن ناشی از حساسیت شدید پلوتو به جزئیات جزئی و غیرقابل اندازه گیری در منظومه شمسی است، که عوامل غیرقابل پیش بینی را نشان می دهد که به تدریج مسیر مداری آن را تغییر می دهند.

محور نیمه اصلی مدار پلوتو بین 39.3 و 39.5 19 سال با یک دوره زمانی حدود 19 AU در نوسان است. دوره مداری بین 246 تا 249 سال. در حال حاضر، هم محور نیمه اصلی و هم دوره مداری آن در حال افزایش است.

رابطه با نپتون

اگرچه از نظر بصری به نظر می‌رسد که مدار پلوتون با مدار نپتون قطع می‌کند، اما مسیرهای این دو جرم آسمانی در واقع با هم تلاقی نمی‌کنند. در طول حضیض خود، زمانی که پلوتو در نزدیکترین فاصله به خورشید و ظاهراً نزدیک مدار نپتون از این نقاط دید قرار دارد، به طور همزمان به حداکثر جابجایی شمالی خود نسبت به صفحه مداری نپتون می رسد. به طور خاص، مسیر مداری پلوتون دارای جدایی تقریباً 8 واحد نجومی از شمال نپتون است، در نتیجه از هرگونه برخورد احتمالی جلوگیری می‌کند.

با این حال، این جدایی فضایی به تنهایی برای محافظت از پلوتون کافی نیست، زیرا اختلالات گرانشی از سیارات دیگر، به‌ویژه تغییرات پلوتون، از جمله تغییرات تدریجی یا پیش از تغییر نپتون، می‌تواند به تدریج تغییر کند. میلیون ها سال، که به طور بالقوه منجر به یک برخورد می شود. مهمتر از همه، پلوتون توسط یک تشدید مداری پایدار 2:3 با نپتون محافظت می شود: برای هر دو مدار کاملی که پلوتو به دور خورشید انجام می دهد، نپتون دقیقاً سه مدار را تکمیل می کند. این رابطه در یک چارچوب مرجع مشاهده می‌شود که با نرخ تقدم حضیض پلوتون که تقریباً 0.97×10^-4 در سال در سال است، هم‌زمان می‌چرخد.

این چرخه تشدید تقریباً 495 سال است. بسیاری از اجرام آسمانی دیگر که در مجموع پلوتینوس نامیده می شوند، در این تشدید مداری یکسان مشترک هستند. در حال حاضر، در هر چرخه 495 ساله، زمانی که پلوتون برای اولین بار به حضیض خود می رسد (مثلاً در سال 1989)، نپتون 57 درجه جلوتر از پلوتون قرار می گیرد. پس از عبور بعدی پلوتون از حضیض، نپتون 1.5 مدار اضافی را تکمیل خواهد کرد و آن را 123 درجه پشت پلوتون قرار می دهد. نزدیکترین فاصله بین پلوتون و نپتون از 17 واحد نجومی بیشتر است، فاصله ای بیشتر از حداقل فاصله پلوتون از اورانوس که 11 واحد نجومی است. به طور جالب توجهی، حداقل جدایی بین پلوتون و نپتون معمولاً با آفلیون پلوتون منطبق است.

رزونانس مداری 2:3 بین پلوتون و نپتون، پایداری فوق‌العاده‌ای را نشان می‌دهد که میلیون‌ها سال ادامه داشته است. این پایداری به طور موثری از تغییرات قابل توجه در مدارهای نسبی آنها جلوگیری می کند و در نتیجه تضمین می کند که این دو جسم هرگز برخورد نزدیک را تجربه نکنند. حتی در یک سناریوی فرضی که مدار پلوتون فاقد تمایل بود، این تشدید از برخورد بین دو جرم آسمانی جلوگیری می‌کند.

یک انحراف جزئی در دوره مداری پلوتو از رزونانس 3:2 با نپتون منجر به تغییر تدریجی الگوی فاصله آن نسبت به نپتون می شود. در طول حضیض خود، پلوتون در مدار نپتون حرکت می کند و در نتیجه شتاب می گیرد. این شتاب باعث می‌شود که پلوتون در مدار اولیه چرخه 495 ساله از پشت به نپتون نزدیک شود. در حال حاضر، پلوتون برای یک قرن موقعیتی بین 50 تا 65 درجه سمت راست نپتون دارد (به عنوان مثال، از سال 1937 تا 2036).

برهم کنش متقابل گرانشی بین دو جرم آسمانی، انتقال تکانه زاویه‌ای به پلوتون را تسهیل می‌کند. این انتقال پلوتو را به مداری بسیار بزرگتر می راند و در نتیجه دوره مداری آن را افزایش می دهد که مطابق با قانون سوم کپلر است. پس از تکرارهای متعدد این فرآیند، پلوتون تاخیر کافی را تجربه می‌کند، به طوری که، در طول دومین حضیض هر چرخه، دیگر به طور قابل توجهی جلوتر از نپتون نیست، زیرا دومی از پشت نزدیک می‌شود. پس از آن، نپتون یک بار دیگر شروع به کاهش دوره مداری پلوتون می کند. کل این پدیده چرخه ای تقریباً 20000 سال است.

سایر عوامل

تحلیل‌های محاسباتی نشان می‌دهد که پیکربندی بنیادی هم‌ترازی مداری بین پلوتون و نپتون در بازه‌های زمانی زمین‌شناسی، که میلیون‌ها سال را در بر می‌گیرد، ثابت می‌ماند. رزونانس‌ها و برهمکنش‌های گرانشی متعدد دیگری به پایداری مداری پلوتو کمک می‌کنند. این پدیده ها عمدتاً از دو مکانیسم تکمیلی سرچشمه می گیرند، متمایز از تشدید حرکت میانگین 2:3.

اول، برهان حضیض پلوتون، که به عنوان زاویه بین گره صعودی آن (جایی که صفحه دایره البروج یا صفحه ثابت را قطع می کند) و نقطه نزدیک به حوالی خورشید تعریف می شود. 90 درجه در نتیجه، در حضیض خود، پلوتون به حداکثر جابجایی شمالی خود از صفحه ثابت منظومه شمسی دست می یابد و در نتیجه از برخورد نزدیک با نپتون جلوگیری می کند. این پدیده به مکانیسم کوزای نسبت داده می شود، که ارتباطی بین گریز از مرکز مدار و تمایل آن نسبت به جسم مزاحم پرجرم تر، به ویژه نپتون در این زمینه برقرار می کند. با توجه به نپتون، دامنه ربایش 38 درجه است، و تضمین می‌کند که جدایی زاویه‌ای بین حضیض پلوتون و مدار نپتون به طور مداوم از 52 درجه تجاوز کند (90-38 درجه). حداقل جدایی زاویه‌ای این پیکربندی تقریباً هر 10000 سال تکرار می‌شود.

ثانیاً، طول‌های گره‌های صعودی برای هر دو جرم آسمانی - که نقاط تقاطع آنها را با صفحه ثابت نشان می‌دهند - یک رابطه نزدیک به تشدید با کتابخانه فوق‌الذکر نشان می‌دهند. هنگامی که این دو طول جغرافیایی بر هم منطبق می‌شوند، که نشان‌دهنده هم‌ترازی خطی هر دو گره با خورشید است، حضیض پلوتون دقیقاً در 90 درجه قرار می‌گیرد و آن را در نزدیک‌ترین نقطه به خورشید قرار می‌دهد در حالی که به طور همزمان در حداکثر حرکت شمالی خود از صفحه مداری نپتون است. این پیکربندی خاص ابررزونانس 1:1 نامیده می شود. شکل‌گیری این ابررزونانس شامل تأثیر جمعی تمام سیارات جووین، یعنی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون است.

چرخش

دوره چرخش سیدرئال پلوتو، که روز آن را تشکیل می دهد، دقیقاً 6.387 روز زمینی است. مشابه اورانوس و سیارک 2 پالاس، پلوتو چرخشی رتروگراد در صفحه مداری خود نشان می دهد که با شیب محوری 120 درجه مشخص می شود که منجر به تغییرات فصلی بارز می شود. در طول انقلاب، تقریباً یک چهارم سطح آن نور دائمی روز را تجربه می کند، در حالی که یک چهارم دیگر در تاریکی مداوم باقی می ماند. علت شناسی این جهت گیری نابهنجار موضوع بحث علمی بوده است. تحقیقات انجام شده توسط دانشگاه آریزونا نشان می دهد که این پدیده ممکن است ناشی از تمایل ذاتی یک جرم آسمانی برای تنظیم پیکربندی چرخش خود برای دستیابی به حداقل حالت های انرژی باشد. چنین تنظیمی مستلزم توزیع مجدد جرم اضافی به سمت مناطق استوایی است، در حالی که مناطق فاقد جرم به سمت قطب ها مهاجرت می کنند. این فرآیند به‌عنوان سرگردان قطبی نام‌گذاری شده است.

یک نشریه از دانشگاه آریزونا بیان می‌کند که این اثر ممکن است با تجمع توده‌های نیتروژن منجمد در مناطق همیشه سایه‌دار سیاره کوتوله ایجاد شود. چنین توده‌های انباشته‌ای باعث ایجاد جهت‌گیری مجدد در بدن می‌شود که منجر به شیب محوری 120 درجه‌ای می‌شود. انباشت نیتروژن مستقیماً به فاصله خورشید مرکزی قابل توجه پلوتون نسبت داده می شود. دمای استوایی می تواند تا -240 درجه سانتیگراد (-400.0 درجه فارنهایت؛ 33.1 کلوین) کاهش یابد و انجماد نیتروژن را به روشی مشابه با انجماد آب در زمین تسهیل کند. یک پدیده سرگردان قطبی مشابه، همانطور که در پلوتون مشاهده شد، اگر ورقه یخی قطب جنوب به میزان قابل توجهی حجیم تر بود، روی زمین ظاهر می شد.

زمین شناسی

سطح

دشت‌های وسیع سطح پلوتو عمدتاً از بیش از 98 درصد یخ نیتروژن تشکیل شده است که با مقادیر کمی متان و مونوکسید کربن تکمیل می‌شود. نیتروژن و مونوکسید کربن بالاترین غلظت خود را در نیمکره ضد شارون پلوتون نشان می دهند (تقریباً 180 درجه طول جغرافیایی، شامل Sputnik Planitia، لوب غربی Tombaugh Regio)، در حالی که متان در نزدیکی 300 درجه طول شرقی غالب است. سازندهای کوهستانی از یخ آب تشکیل شده اند. سطح پلوتو ناهمگونی قابل توجهی را نشان می دهد که با تغییرات قابل توجهی در خواص آلبدو و کروماتیک مشخص می شود.

پلوتون یکی از برجسته‌ترین تضادهای سطحی را در منظومه شمسی نشان می‌دهد که قابل مقایسه با آنچه در قمر زحل یاپتوس مشاهده شده است. رنگ آن از سیاه زغالی تا نارنجی تیره و سفید متغیر است. ویژگی‌های رنگی پلوتون شباهت بیشتری به آیو دارد و رنگ نارنجی‌تر و قرمزی کمتری نسبت به مریخ نشان می‌دهد. ویژگی های برجسته جغرافیایی شامل Tombaugh Regio، همچنین به عنوان "قلب" شناخته می شود، که یک منطقه روشن قابل توجهی است که در نیمکره مقابل شارون واقع شده است. بلتون ریجیو، یا "نهنگ"، یک گستره تاریک بزرگ در نیمکره دنباله دار. و "بندهای برنجی"، دنباله ای از مناطق استوایی تاریک در نیمکره اصلی.

Sputnik Planitia، که لوب غربی "قلب" را تشکیل می دهد، حوضه ای به وسعت 1000 کیلومتر است که از نیتروژن منجمد و یخ های مونوکسید کربن تشکیل شده است. این حوضه به سلول‌های چند ضلعی تقسیم می‌شود که به عنوان سلول‌های همرفتی تفسیر می‌شوند که بلوک‌های شناور پوسته یخی آب و گودال‌های تصعید را به سمت حاشیه‌های خود منتقل می‌کنند. شاخص های مشهود جریان های یخبندان هم در ورود و هم در خروجی حوضه وجود دارد. فقدان دهانه های مرئی، همانطور که توسط New Horizons مشاهده شد، سن سطحی کمتر از 10 میلیون سال را نشان می دهد. تحقیقات اخیر سن سطح را تقریباً 180000+90000
-40000 سال تعیین کرده است. تیم علمی New Horizons یافته‌های اولیه خود را خلاصه کرد و بیان کرد که "پلوتو طیف گسترده‌ای از لندفرم‌های زمین‌شناسی را نشان می‌دهد، از جمله آن‌هایی که ناشی از برهم‌کنش‌های یخ‌شناسی و سطح-اتمسفر و همچنین فرآیندهای ضربه‌ای، زمین ساختی، سرمای آتشفشانی احتمالی، و فرآیندهای اتلاف انبوه انبوه در منطقه westernike در منطقه westernic. مزارع مشاهده شده است که توسط بادهایی که از مرکز حوضه سرچشمه می گیرند و به سمت کوه های مجاور هدایت می شوند، مجسمه سازی شده اند. طول موج‌های این تپه‌ها بین 0.4 تا 1 کیلومتر است و فرض بر این است که از ذرات متان با اندازه تقریباً 200 تا 300 میکرومتر تشکیل شده‌اند.

ساختار داخلی

پلوتون دارای چگالی 1.853±0.004 g/cm§56§ است. با توجه به اینکه فروپاشی عناصر رادیواکتیو در نهایت گرمای کافی برای تسهیل جداسازی یخ ها از مواد سنگی ایجاد می کند، دانشمندان فرض می کنند که ساختار داخلی پلوتو متمایز است. این تمایز منجر به ته نشین شدن مواد سنگی در یک هسته متراکم می شود که توسط گوشته ای از یخ آب پوشانده شده است. قبل از مأموریت New Horizons، قطر تخمینی هسته 1700 کیلومتر بود که 70 درصد از قطر کل پلوتون را نشان می‌دهد.

این گرمایش داخلی ممکن است ادامه داشته باشد و به طور بالقوه اقیانوس زیرسطحی از آب مایع را حفظ کند که ضخامت آن 10 کیلومتر است، تخمین زده می‌شود 8 تا 10 سانتی‌متر باشد. مرز هسته و گوشته در سپتامبر 2016، محققان دانشگاه براون شبیه‌سازی‌هایی از ضربه‌ای انجام دادند که تصور می‌شود Sputnik Planitia را ایجاد کرده است. یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که شکل‌گیری حوضه می‌تواند ناشی از بالا آمدن آب مایع از زیر سطح پس از برخورد باشد، در نتیجه وجود یک اقیانوس زیرسطحی با حداقل عمق ۱۰۰ کیلومتر را نشان می‌دهد.

در ژوئن ۲۰۲۰، ستاره‌شناسان شواهدی را ارائه کردند که نشان می‌دهد پلوتو ممکن است به طور بالقوه دارای یک عادت اولیه بوده باشد. مراحل تشکیل متعاقباً، در مارس 2022، یک تیم تحقیقاتی فرض کرد که سازندهای معروف به رایت مونس و پیکارد مونس، ترکیبی از گنبدهای سرمایشی کوچک‌تر را نشان می‌دهند. این تفسیر حاکی از وجود یک منبع گرمای داخلی در بدن با قدرهایی است که قبلاً غیرمحتمل در نظر گرفته می شد.

جرم و اندازه

قطر پلوتو 2,376.6±1.6 کیلومتر است و جرم آن به صورت (1.303±0.003)ק1213§22 کیلوگرم محاسبه می‌شود، که با 7/1 کیلوگرم وزن مطابقت دارد. 0.22 درصد از جرم زمین. مساحت سطح پلوتون تقریباً 1.774443ק222324 § کیلومتر § 2526 §g است، برخلاف 1 g زمین و 0.17 g ماه. در نتیجه، پلوتون دارای سرعت فرار 4363.2 کیلومتر در ساعت (2711.167 مایل در ساعت) است که به طور قابل توجهی کمتر از سرعت 40270 کیلومتر در ساعت زمین (25020 مایل در ساعت) است. قطر پلوتون بیش از دو برابر سرس، بزرگترین جرم کمربند سیارکی، و جرم آن ده ها برابر بیشتر است. پلوتو علیرغم داشتن قطر بزرگتر 2376.6 کیلومتری در مقایسه با قطر تقریبی 2326 کیلومتری اریس، جرم کمتری نسبت به سیاره کوتوله اریس، یک جرم فرا نپتونی دارد که در سال 2005 شناسایی شد.

اندازه‌گیری‌های دقیق ابعاد پلوتو به دلیل وجود اتمسفر آبی و اتمسفر آن بسیار پیچیده بوده است. در مارس 2014، للوچ، دی برگ و همکاران. تحقیقات ارائه شده نشان دهنده نسبت اختلاط متان در جو پلوتو است که با قطر پلوتونی بیش از 2360 کیلومتر، با مقدار بهینه تخمینی 2368 کیلومتر مطابقت دارد. متعاقباً، در 13 ژوئیه 2015، تصاویری که توسط تصویربردار شناسایی برد بلند (LORRI) در مأموریت New Horizons ناسا به دست آمد، همراه با داده‌های سایر ابزارهای روی کشتی، در ابتدا قطر پلوتو را در 2370 کیلومتر (1473 مایل) مشخص کرد. این اندازه‌گیری متعاقباً در 24 جولای به 2372 کیلومتر (1474 مایل) اصلاح شد و بعداً به 2374±8 کیلومتر تنظیم شد. تجزیه و تحلیل بیشتر، با استفاده از داده‌های اختفای رادیویی از New Horizons آزمایش علوم رادیویی (REX)، قطر 2,376.6±1.6 کیلومتر را به دست آورد.

اتمسفر

پلوتون دارای اتمسفر ضعیفی است که عمدتاً از نیتروژن (N₂)، متان (CH₄) و مونوکسید کربن (CO) تشکیل شده است که همگی در حالت تعادل با یخ‌های سطح مربوطه خود هستند. اندازه‌گیری‌های انجام‌شده توسط New Horizons نشان‌دهنده فشار سطحی تقریباً 1 Pa (10 میکروبار) است که نشان‌دهنده قدری تقریباً یک میلیون تا 100000 برابر کمتر از فشار جوی زمین است. در ابتدا، فرض بر این بود که جو پلوتون به تدریج روی سطح آن منجمد خواهد شد، زیرا سیاره کوتوله از خورشید فاصله می گیرد. با این حال، تحلیل‌های بعدی داده‌های New Horizons و مشاهدات اختفای زمینی، افزایش چگالی جوی پلوتو را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده تداوم آن در حالت گازی در سراسر مسیر مداری آن است. 10000 برابر کمتر از حد انتظار آلن استرن فرض کرده است که حتی یک افزایش جزئی در دمای سطح پلوتو می‌تواند باعث افزایش نمایی در چگالی جوی آن شود که به طور بالقوه از 18 hPa تا 280 hPa (معادل سه برابر مریخ یا یک چهارم زمین) متغیر است. در چنین چگالی های بالا، نیتروژن ممکن است به صورت جریان مایع در سطح ظاهر شود. شبیه به اثر خنک کننده تبخیری تعریق بر بدن انسان، تصعید جو پلوتون به خنک شدن سطح آن کمک می کند. پلوتون دارای یک تروپوسفر غایب یا بسیار کم است. داده های New Horizons نشان می دهد که صرفاً یک لایه مرزی نازک تروپوسفر وجود دارد. در محل اندازه‌گیری، این لایه دارای ضخامت 4 کیلومتر بود و دمای 3±37 کلوین را ثبت کرد. علاوه بر این، این لایه پیوسته نیست.

در طول جولای 2019، یک رویداد اختفای پلوتو کاهش غیرمنتظره‌ای 20 درصدی را در فشار اتمسفر آن از سال 2020، 2016 نشان داد. وابسته به مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی با تجزیه و تحلیل داده های یک غیبت در سال 2018 این یافته را تأیید کرد. این تجزیه و تحلیل نشان داد که نور به تدریج از پشت دیسک پلوتو بیرون می‌آید، پدیده‌ای که نشان‌دهنده اتمسفر ضعیف‌کننده است.

وجود متان، یک گاز گلخانه‌ای قوی، در اتمسفر پلوتو باعث وارونگی دما می‌شود و در نتیجه دمای اتمسفر متوسط ​​ده‌ها درجه بالاتر از سطح آن است. با این حال، مشاهدات انجام شده توسط New Horizons نشان داده است که اتمسفر بالای پلوتون به طور قابل توجهی سردتر از آنچه در ابتدا پیش بینی می شد است (70 K، در تضاد با حدود 100 K). اتمسفر پلوتو به حدود 20 لایه مه مجزا با فاصله منظم تقسیم شده است که تا ارتفاع 150 کیلومتری گسترش می یابد. فرض بر این است که این لایه‌ها از امواج فشار ایجاد شده توسط جریان جوی بر روی زمین کوهستانی پلوتو منشا می‌گیرند.

ماهواره های طبیعی

سیستم پلوتونی شامل پنج ماهواره طبیعی شناسایی شده است. شارون، بزرگترین و درونی ترین این قمرها، اولین بار در سال 1978 توسط ستاره شناس جیمز کریستی شناسایی شد. همچنین این قمر تنها قمر پلوتونی است که به طور بالقوه در تعادل هیدرواستاتیکی قرار دارد. جرم قابل توجه شارون، مرکز سیستم پلوتون-چارون را فراتر از مرزهای فیزیکی پلوتون جابجا می کند. فراتر از شارون، چهار قمر دوری بسیار کوچکتر به دور منظومه می‌چرخند. اینها به ترتیب افزایش فاصله از پلوتون عبارتند از: Styx، Nix، Kerberos و Hydra. Nix و Hydra در سال 2005 و به دنبال آن Kerberos در سال 2011 و Styx در سال 2012 کشف شدند. مدارهای این ماهواره ها خارج از مرکز پایین (زیر 0.006) و همسطح با استوای پلوتو (میل کمتر از 1 درجه) هستند که منجر به یک P12 به تقریبی می شود. هواپیما این سیستم بسیار فشرده پلوتونی، هر پنج ماهواره شناخته شده را در 3 درصد داخلی منطقه که مدارهای پیشرو می‌توانند ثبات را حفظ کنند، محدود می‌کند.

دوره‌های مداری کل سیستم ماهواره‌ای پلوتو از طریق آرایش پیچیده‌ای از رزونانس‌های مداری و تشدید نزدیک به هم مرتبط هستند. به طور خاص، هنگام محاسبه تقدم، دوره های مداری Styx، Nix، و Hydra نسبت دقیق 18:22:33 را نشان می دهند. علاوه بر این، یک نسبت تقریبی 3:4:5:6 بین دوره‌های مداری Styx، Nix، Kerberos و Hydra نسبت به شارون وجود دارد، با این نسبت‌ها برای قمرهای دورتر دقت بیشتری دارند.

منظومه پلوتون-چارون یکی از موارد نادر در منظومه شمسی را نشان می دهد که در آن مرکز باریسنتر در خارج از جسم اولیه قرار دارد. سیستم Patroclus-Menoetius یک آنالوگ کوچکتر ارائه می دهد، در حالی که منظومه خورشید-مشتری تنها نمونه بزرگتر است. با توجه به اندازه های قابل مقایسه شارون و پلوتون، برخی از ستاره شناسان پیشنهاد کرده اند که آن را به عنوان یک سیاره کوتوله دوگانه طبقه بندی کنند. این منظومه بیشتر در میان پیکربندی‌های سیاره‌ای با قفل جزر و مدی متقابلش متمایز می‌شود، به این معنی که پلوتون و شارون همیشه یک نیمکره را به یکدیگر نشان می‌دهند - مشخصه‌ای که فقط در یک سیستم شناخته‌شده دیگر مشاهده می‌شود، اریس و دیسنومیا. در نتیجه، از هر نقطه نظری در هر یک از این دو جرم آسمانی، دیگری در آسمان ثابت می ماند یا برای همیشه مبهم می ماند. این پدیده همچنین حکم می‌کند که دوره چرخشی هر جسم دقیقاً با دوره مداری کل منظومه به دور مرکز آن مطابقت داشته باشد.

فرضی است که شکل‌گیری قمرهای پلوتون در نتیجه یک برخورد فاجعه‌بار بین پلوتون و یک جرم آسمانی با اندازه مشابه در مراحل اولیه تکامل منظومه شمسی بوده است. این رویداد ضربه ای مواد قابل توجهی را به بیرون پرتاب کرد که متعاقباً برای تشکیل ماهواره هایی که به دور پلوتون می چرخند، جمع شدند.

شبه ماهواره

در سال 2012، محاسبات نشان داد که جسم 15810 Arawn ممکن است به عنوان یک شبه ماهواره پلوتون عمل کند، که یک پیکربندی هم مداری متمایز را نشان می دهد. این محاسبات نشان می‌دهد که آراون یک رابطه شبه ماهواره‌ای با پلوتون را برای تقریباً 350000 سال در هر چرخه دو میلیون ساله حفظ خواهد کرد. اندازه‌گیری‌های بعدی که توسط فضاپیمای New Horizons در سال 2015 انجام شد، تعیین دقیق‌تری از مدار آرون را امکان‌پذیر کرد و یافته‌های اولیه را تأیید کرد. با این وجود، اجماع بین ستاره‌شناسان در مورد طبقه‌بندی آراون به‌عنوان شبه ماهواره پلوتون، بر اساس دینامیک مداری آن، مبهم باقی می‌ماند، زیرا مسیر آن عمدتاً توسط نپتون اداره می‌شود و تنها آشفتگی‌های نادر از پلوتون وجود دارد.

منشا

منشاء و هویت دقیق پلوتون از لحاظ تاریخی معمای مهمی را برای اخترشناسان ایجاد کرد. یک فرضیه اولیه نشان می‌دهد که پلوتون به عنوان قمر فراری از نپتون سرچشمه گرفته است که توسط بزرگترین ماهواره نپتون، تریتون، از مدار خود خارج شده است. با این حال، این گزاره متعاقباً توسط مطالعات دینامیکی رد شد، که عدم امکان آن را به دلیل فاصله مداری ثابت پلوتون از نپتون نشان داد.

موقعیت قطعی پلوتون در منظومه شمسی تنها در سال 1992 آشکار شد، همزمان با کشف تعداد زیادی کوچک، یخی، ترکیب‌بندی‌های فرا نپتونی، و اندازه‌های نمایشی و مشابه با نپتون. پلوتون این جمعیت از اجرام فرا نپتونی را مولد بسیاری از دنباله دارهای دوره کوتاه می دانند. خود پلوتون به عنوان بزرگ ترین عنصر تشکیل دهنده کمربند کویپر شناخته می شود، منطقه ای پایدار از اجرام آسمانی که بین 30 تا 50 واحد نجومی از خورشید قرار دارد. تا سال 2011، بررسی‌های جامع کمربند کویپر تا قدر 21 تا حد زیادی نهایی شد، که نشان می‌دهد هر اجرام کشف‌نشده به اندازه پلوتو احتمالاً در فاصله بیش از 100 واحد نجومی از خورشید قرار دارند.

مشابه سایر اجرام کمربند کویپر (KBOs)، پلوتو ویژگی‌هایی را به نمایش می‌گذارد. به عنوان مثال، باد خورشیدی به تدریج سطح پلوتو را به فضا می فرساید. یک گزاره نشان می دهد که اگر پلوتو در فاصله مداری قابل مقایسه با زمین قرار می گرفت، یک دنباله دنباله دار ظاهر می شد. با این حال، این ادعا با اشاره به سرعت فرار به اندازه کافی بالای پلوتون به عنوان یک عامل بازدارنده مورد اعتراض قرار گرفته است. از طرف دیگر، این نظریه مطرح شده است که تشکیل پلوتون را می توان به تجمع ستاره های دنباله دار متعدد و دیگر اجرام کمربند کویپر نسبت داد.

در حالی که پلوتو به عنوان بزرگترین جرم کشف شده کمربند کویپر شناخته می شود، قمر نپتون، تریتون، که از نظر اندازه از پلوتون بیشتر است، شباهت های زمین شناسی و جوی را نشان می دهد، که منجر به این فرضیه می شود که یک جرم کمربند کویپر گرفته شده است. اریس که از نظر اندازه با پلوتون قابل مقایسه است اما جرم بیشتری دارد، به طور دقیق به عنوان عضوی از جمعیت کمربند کویپر طبقه بندی نمی شود. در عوض، در جمعیت دیسک پراکنده مرتبط طبقه بندی می شود.

مطابق با سایر اجزای کمربند کویپر، فرض می‌شود که پلوتو یک سیاره کوچک باقیمانده است - عنصری از دیسک پیش سیاره‌ای اولیه که خورشید را احاطه کرده و به طور کامل در یک سیاره کامل جمع نشده است. اجماع بین ستاره شناسان نشان می دهد که پیکربندی مداری فعلی پلوتون ناشی از مهاجرت سریع نپتون به بیرون در طی مراحل اولیه توسعه منظومه شمسی است. این حرکت بیرونی، نپتون را با اجسامی در کمربند پروتو-کویپر نزدیک کرد، که منجر به گرفتن یک (تریتون) در مدار، برقراری روابط طنین‌آمیز با دیگران، و آشفتگی برخی در مسیرهای پر هرج و مرج شد. اعتقاد بر این است که اجسام درون دیسک پراکنده، یک منطقه ناپایدار پویا و همجوار با کمربند کویپر، به مکان فعلی خود از طریق تعامل با رزونانس‌های مهاجرتی نپتون دست یافته‌اند.

یک مدل محاسباتی در سال 2004 توسط الساندرو موربیدلی در Observatoire de la Neptune migration'sAzz ارائه شد. ورود به کمربند کویپر ممکن است با ایجاد تشدید 1:2 بین مشتری و زحل آغاز شده باشد. این تشدید یک تکانه گرانشی ایجاد کرد که هم اورانوس و هم نپتون را به مدارهای دورتر سوق داد و باعث شد که آنها موقعیت های خود را مبادله کنند و عملاً فاصله خورشیدمرکزی نپتون را دو برابر کند. پرتاب بعدی اجسام از کمربند پروتو-کویپر علاوه بر این می‌تواند دلیل بمباران سنگین اواخر که تقریباً 600 میلیون سال پس از پیدایش منظومه شمسی رخ داد، باشد و پیدایش تروجان‌های مشتری را روشن کند. می توان تصور کرد که پلوتو قبل از مهاجرت نپتون، مداری تقریباً دایره ای را در فاصله تقریباً 33 واحد نجومی از خورشید حفظ کرده است، که متعاقباً آن را به شکل رزونانسی مختل کرد. مدل نیس وجود تقریباً هزار جرم به اندازه پلوتو، از جمله تریتون و اریس را در دیسک سیاره‌ای ازلی فرض می‌کند.

مشاهده و کاوش

مشاهده

فاصله قابل توجه پلوتون از زمین چالش های قابل توجهی را برای مطالعه جامع و اکتشاف مستقیم آن ایجاد می کند. میانگین قدر ظاهری بصری آن 15.1 است که در حضیض به 13.65 کاهش می یابد. در نتیجه، مشاهده تلسکوپی ضروری است، با دیافراگم تقریباً 30 سانتی متر (12 اینچ) توصیه می شود. حتی زمانی که پلوتون از طریق تلسکوپ‌های قدرتمند مشاهده می‌شود، به دلیل حداکثر قطر زاویه‌ای آن 0.11 ثانیه قوسی، فاقد دیسک قابل تشخیص است.

نمونه‌های نقشه‌برداری اولیه پلوتون، که در اواخر دهه 1980 ایجاد شد، شامل نقشه‌های روشنایی است که از بزرگ‌ترین مشاهدات دقیق الکترومغناطیسی آن مشتق شده‌اند. این مشاهدات بر کمی سازی تغییرات در میانگین کل درخشندگی منظومه پلوتون-چارون در طول رویدادهای کسوف متمرکز بود. به عنوان مثال، اختفای یک منطقه درخشان در پلوتون منجر به تغییر واضح تر در روشنایی کلی در مقایسه با اختفای یک منطقه تاریک تر می شود. پردازش محاسباتی گسترده از این قبیل مشاهدات، تولید یک نقشه روشنایی را تسهیل می‌کند، تکنیکی که همچنین قادر به نظارت بر تغییرات زمانی در درخشندگی است.

متعاقباً داده‌های کارتوگرافی پیشرفته‌تر از تصاویر به‌دست‌آمده توسط تلسکوپ فضایی هابل (HST) تولید شد، که وضوح فوق‌العاده‌ای را ارائه کرد و ویژگی‌های بسیار روشن‌تری مانند چندین صد کیلومتر منطقه پرنور، جزییات پرنور و نور را نشان داد. مناطق ایجاد این نقشه ها شامل پردازش محاسباتی پیچیده برای به دست آوردن نمایش های پیش بینی شده بهینه از داده های پیکسل محدود تصاویر هابل است. این نقشه‌ها جامع‌ترین تصاویر پلوتون را تا زمان پرواز در ژوئیه ۲۰۱۵ در New Horizons تشکیل می‌دادند، زیرا دو دوربین HST که برای تولید آن‌ها استفاده می‌شدند کار خود را متوقف کردند.

کاوش

فضاپیمای New Horizons که در جولای 2015 از کنار پلوتون عبور کرد، نشان‌دهنده اولین و تا به امروز تنها تلاش برای بررسی مستقیم پلوتون است. این کاوشگر که در سال 2006 پرتاب شد، تصاویر اولیه دوردست خود از پلوتون را در اواخر سپتامبر 2006 طی آزمایش کالیبراسیون تصویربرداری شناسایی برد بلند خود به دست آورد. این تصاویر که از فاصله تقریبی 4.2 میلیارد کیلومتری گرفته شده است، توانایی فضاپیما را برای ردیابی اجرام سماوی از راه دور تأیید می کند که عملکردی بسیار مهم برای تنظیم مسیر آن به سمت پلوتون و سایر اجرام کمربند کویپر است. متعاقباً، در اوایل سال 2007، سفینه یک مانور کمک گرانشی با استفاده از مشتری انجام داد.

فضاپیمای New Horizons نزدیک‌ترین رویکرد خود به پلوتون را در ۱۴ ژوئیه ۲۰۱۵ انجام داد که به اوج عبور ۳۴۶۲ روزه از منظومه شمسی منجر شد. تحقیقات علمی پلوتو پنج ماه قبل از این برخورد نزدیک آغاز شد و حداقل یک ماه پس از آن ادامه داشت. این مشاهدات توسط یک مجموعه سنجش از دور جامع، شامل ابزارهای تصویربرداری، یک ابزار تحقیق علوم رادیویی، و دستگاه‌های مختلف طیف‌سنجی و تجربی تسهیل شد. اهداف علمی اولیه New Horizons شامل توصیف ویژگی های زمین شناسی و مورفولوژیکی جهانی پلوتون و قمر آن شارون، نقشه برداری از ترکیبات سطحی آنها، و تجزیه و تحلیل جو خنثی پلوتو در کنار نرخ فرار جوی آن بود. انتقال داده نهایی، مجموعاً 50 میلیارد بیت (6.25 گیگابایت)، از New Horizons در رابطه با برخورد با پلوتو آن، در 25 اکتبر 2016، در ساعت 05:48 بعد از ظهر به وقت شرقی با موفقیت دریافت شد.

پس از New Horizons، یک هدف علمی مجدداً ارائه شده است. شامل دستیابی به نقشه برداری سطح با وضوح 9.1 متر (30 فوت) در هر پیکسل، انجام مشاهدات ماهواره های جزئی پلوتو، نظارت بر تغییرات چرخشی پلوتو، بررسی حضور احتمالی اقیانوس زیرسطحی، و انجام نقشه برداری توپوگرافی از مناطقی که همیشه در تاریکی به دلیل پلوتو تاریکی هستند. هدف اخیر را می توان از طریق استقرار پالس های لیزری برای ساختن یک نقشه توپوگرافی جامع از سیاره کوتوله به دست آورد.

آلن استرن، محقق اصلی New Horizons، یک ماموریت مدارگرد شبیه کاسینی را پیشنهاد کرده است که برای پرتاب حدوداً 2000 پیش بینی شده است. کشف این مدارگرد پیشنهادی از نفوذ گرانشی شارون برای تنظیم دینامیکی مسیر حرکت خود استفاده می‌کند و در نتیجه دستیابی به اهداف علمی را پس از ورود به منظومه پلوتو تسهیل می‌کند. پس از تکمیل تمام تحقیقات علمی مرتبط با پلوتو، مدارگرد می تواند از گرانش شارون برای خروج از منظومه پلوتون برای انجام مطالعات بیشتر بر روی اجرام کمربند کویپر (KBOs) استفاده کند. علاوه بر این، یک مطالعه مفهومی که توسط برنامه مفاهیم پیشرفته نوآورانه ناسا (NIAC) پشتیبانی می‌شود، مدارگرد و فرودگر پلوتو با نیروی همجوشی را نشان می‌دهد که بر اساس طراحی راکتور پیکربندی معکوس میدانی پرینستون انجام می‌شود.

مأموریت New Horizons با موفقیت تصویربرداری از Pluto را به‌طور موفقیت‌آمیز به تصویر کشید. مناطق تقریبا 30 درجه جنوبی. برعکس، عرض‌های جغرافیایی جنوبی بالاتر تنها از زمین مشاهده شده‌اند که داده‌هایی با وضوح بسیار پایین به دست می‌دهد. تصاویری که توسط تلسکوپ فضایی هابل در سال 1996 به دست آمد، 85 درصد از سطح پلوتو را در بر می گرفت و ویژگی های برجسته آلبدو را تا حدود 75 درجه جنوبی نشان می داد که برای مشخص کردن وسعت ماکولاهای منطقه معتدل کافی است. تصاویر بعدی هابل بهبودهای حاشیه ای را در وضوح نشان دادند که به پیشرفت های جزئی در ابزار دقیق تلسکوپ نسبت داده شد. با توجه به اینکه New Horizons نزدیک‌ترین رویکرد خود را به نیمکره ضد شارون انجام داده است، بخش استوایی نیمکره شارون فرعی پلوتو تنها با وضوح پایین گرفته شده است.

تغییرات آلبیدوی خاصی در عرض‌های جغرافیایی جنوبی بالاتر، که پدیده‌های افق‌های Charion از طریق N قابل تشخیص بودند، از طریق N قابل تشخیص بودند. نور منعکس شده از شارون به نظر می رسد منطقه قطبی جنوبی در مقایسه با همتای شمالی خود، آلبیدوی تیره تری دارد. با این حال، یک منطقه مشخص با آلبدوی بالا در نیمکره جنوبی وجود دارد که به طور بالقوه نشان دهنده یک رسوب موضعی نیتروژن یا یخ متان است.

یادداشت‌ها

یادداشت ها

مراجع