134340 Plüton olarak adlandırılan Plüton, Neptün'ün yörüngesinin ötesinde gök cisimlerinden oluşan geniş bir halka olan Kuiper kuşağı içinde yer alan bir cüce gezegendir. Doğrudan Güneş'in yörüngesinde döndüğü bilinen en büyük dokuzuncu ve en büyük onuncu nesne olarak kabul edilmektedir. Hacim olarak bilinen en büyük trans-Neptün nesnesi olma özelliğini taşıyor olsa da, dar bir farkla da olsa kütlesi Eris'inkinden daha azdır. Diğer Kuiper kuşağı nesneleri gibi Plüton da esas olarak buz ve kayadan oluşur ve boyutu iç gezegenlerin boyutundan önemli ölçüde daha küçüktür. Kütlesi Ay'ın yaklaşık altıda biri, hacmi ise yaklaşık üçte biri kadardır. Başlangıçta gezegen olarak sınıflandırılan bu gezegenin durumu, gökbilimcilerin bu terim için revize edilmiş kriterleri de içeren yeni bir tanım oluşturmasıyla yeniden değerlendirildi.
Plüton (küçük gezegen adı: 134340 Plüton), Neptün'ün yörüngesinin ötesinde bir cisimler halkası olan Kuiper kuşağında yer alan bir cüce gezegendir. Doğrudan Güneş'in yörüngesinde dönen, bilinen en büyük dokuzuncu ve en büyük onuncu nesnedir. Hacim bakımından küçük bir farkla bilinen en büyük trans-Neptün nesnesidir, ancak Eris'ten daha az kütlelidir. Diğer Kuiper kuşağı nesneleri gibi Plüton da esas olarak buz ve kayadan yapılmıştır ve iç gezegenlerden çok daha küçüktür. Plüton kabaca Ay'ın kütlesinin altıda birine ve hacminin üçte birine sahiptir. Başlangıçta bir gezegen olarak kabul edilen gökbilimciler, kelimenin yeni ölçütlerle yeni bir tanımını benimsediğinde durumu değişti.
Plüton'un yörüngesi, orta düzeyde dışmerkezlilik ve eğim ile tanımlanır; Güneş'e olan uzaklığı, 4,5 ila 7,3 milyar kilometreye (2,8 ila 4,6 milyar mil) eşdeğer olan 30 ila 49 astronomik birim (AU) arasında değişir. Ortalama 39,5 AU (5,91 milyar km; 3,67 milyar mi) yörünge mesafesinde, güneş ışığının Plüton'a ulaşması 5,5 saat gerektirir. Eksantrik yolunun periyodik olarak Güneş'e Neptün'den daha yakın olmasına rağmen, kararlı bir yörüngesel rezonans mekanizması iki cismin çarpışmamasını sağlar.
Plüton'un yörüngesinde bilinen beş uydu vardır: Plüton'un yarısını aşan çapıyla en büyüğü olan Charon; Styx; Nix; Kerberos; ve Hydra. Plüton ve Charon, her iki cismin dışında yer alan ortak kütle merkezi olan ağırlık merkezleri ve gelgit açısından kilitli durumları nedeniyle zaman zaman ikili sistem olarak sınıflandırılır. Yeni Ufuklar uzay aracı açılış törenini gerçekleştirdi
Clyde W. Tombaugh, 1930'da Plüton'u keşfetti ve Plüton'u Kuiper kuşağı içinde tanımlanan ilk nesne olarak işaretledi. Başlangıçta yaygın olarak dokuzuncu gezegen olarak tanınıyordu. Ancak gezegen sınıflandırması, boyutunun beklenenden çok daha küçük olduğunun anlaşılması üzerine incelemeye tabi tutuldu. Bu çekinceler, 1990'lı yıllardan başlayarak ek Kuiper kuşağı nesnelerinin, özellikle de 2005'teki daha büyük dağınık disk nesnesi Eris'in keşfedilmesiyle yoğunlaştı. Sonuç olarak, 2006'da Uluslararası Astronomi Birliği (IAU) bir gezegenin tanımını resmi olarak revize etti ve böylece Plüton gibi cüce gezegenleri yeniden sınıflandırdı. Bununla birlikte önemli sayıda gezegensel gökbilimci Plüton ve diğer cüce gezegenleri gezegen olarak kabul etmekte ısrar ediyor.
Geçmiş
Keşif
1840'larda Urbain Le Verrier, Uranüs'te gözlemlenen yörünge bozuklukları analizine dayanarak, o zamanlar tanımlanamayan gezegen Neptün'ün konumunu tahmin etmek için Newton mekaniğini uyguladı. 19. yüzyılın sonlarında Neptün'e ilişkin daha sonra yapılan gözlemler, gökbilimcilerin Neptün'den farklı, bilinmeyen bir gezegenin Uranüs'ün yörüngesini etkilediğini varsaymalarına yol açtı.
1894 yılında Flagstaff, Arizona'da Lowell Gözlemevi'ni kuran tanınmış Bostonlu Percival Lowell, 1906 yılında, "Gezegen X" adını verdiği potansiyel bir dokuzuncu gezegenin yerini tespit etmek için kapsamlı bir araştırma girişimi başlattı. 1909'a gelindiğinde Lowell, William H. Pickering ile işbirliği yaparak bu varsayımsal gezegen için birkaç olası gök koordinatı önerdi. Lowell ve gözlemevi, Elizabeth Williams'ın 1916'daki ölümüne kadar, başarısızlıkla sonuçlanana kadar, Elizabeth Williams'ın gerçekleştirdiği matematiksel hesaplamaları kullanarak bu araştırmayı sürdürdü. Lowell'ın haberi olmadan, fotografik araştırmaları yanlışlıkla 19 Mart ve 7 Nisan 1915'te Plüton'un iki soluk görüntüsünü yakalamıştı; ancak bunlar o zamanlar gezegen olarak tanımlanmıyordu. Ayrıca, Plüton'un on dört keşif gözlemi daha biliniyor ve bunların en eskisi Yerkes Gözlemevi tarafından 20 Ağustos 1909'da kaydedildi.
Percival Lowell'ın ölümünün ardından, dul eşi Constance Lowell, kocasının mülküyle ilgili olarak Lowell Gözlemevi ile on yıl süren bir hukuki anlaşmazlığa girdi ve bu durum, Gezegen X aramasının yeniden başlatılmasını 1929'a kadar geciktirdi. Gözlemevi müdürü Vesto Melvin Slipher, daha sonra Gezegen X'in yerini bulma görevini, Slipher'dan sonra gözlemevi personeline yeni katılan 23 yaşındaki Clyde Tombaugh'a verdi. astronomik çizimlerinden oldukça etkilendi.
Clyde Tombaugh'un görevi, gece gökyüzünün çiftler halinde sistematik olarak fotoğrafını çekmeyi ve daha sonra konum değiştiren gök cisimlerini tespit etmek için bu çiftleri analiz etmeyi içeriyordu. Bir göz kırpma karşılaştırıcısı kullanarak, her fotoğraf plakasının görünümleri arasında hızlı bir şekilde geçiş yaptı, böylece görüntüler boyunca konum veya görünümde kaymalar sergileyen nesneler için bir hareket yanılsaması yarattı. Yaklaşık bir yıl süren özenli gözlemin ardından, 18 Şubat 1930'da Tombaugh, 23 ve 29 Ocak'ta çekilen plakalarda potansiyel olarak hareket eden bir nesne tespit etti. 21 Ocak'a ait, daha düşük kalitede de olsa, ek bir fotoğraf, gözlemlenen bu hareketi doğruladı. Gözlemevinin daha fazla destekleyici görüntü elde etmesinin ardından keşif, 13 Mart 1930'da Harvard Koleji Gözlemevi'ne telgraf yoluyla resmen duyuruldu.
Tek bir Plüton yılı 247,94 Dünya yılını kapsar; sonuç olarak Plüton'un 2178 yılındaki keşfinden bu yana ilk yörüngesini tamamlaması öngörülüyor.
Adlandırma
Plüton ismi, Roma'nın yer altı tanrısından gelmektedir ve aynı zamanda Yunan muadili Hades'e de lakap görevi görmektedir.
Keşfin duyurulmasının ardından, Lowell Gözlemevi binden fazla isim teklifi aldı. Bunlar arasında Minerva, Pluto ve Cronus önde gelen yarışmacılar olarak ortaya çıktı. Her ne kadar 'Minerva' başlangıçta Lowell ekibi tarafından tercih edilmiş olsa da, daha önce asteroit olarak kullanılması nedeniyle sonuçta reddedildi. Cronus'un uygun görülmemesinin nedeni, büyük ölçüde popüler olmayan ve benmerkezci olarak algılanan bir gökbilimci olan Thomas Jefferson Jackson See tarafından savunulmasıydı. Daha sonra oylama yapıldı ve oybirliğiyle 'Plüton' seçildi. Bu tanımlamanın kalıcılığını sağlamak ve Uranüs'ün yaşadığı tarihsel değişikliklere benzer şekilde olası yeniden adlandırmayı önlemek için Lowell Gözlemevi, adı hem Amerikan Astronomi Topluluğu'na hem de Kraliyet Astronomi Topluluğu'na resmi olarak sundu ve her ikisi de oybirliğiyle onay aldı. İsim resmi olarak 1 Mayıs 1930'da yayımlandı.
Plüton adı, yazışmalar ve telgraflar yoluyla Lowell'a gönderilen yaklaşık 150 öneri arasında yer alıyordu. İlk öneri, klasik mitolojiye ilgisi olan, Oxford, İngiltere'den on bir yaşında bir kız öğrenci olan Venetia Burney'den (1918–2009) geldi. Aile kahvaltısı sırasında Plüton'un keşfedildiği haberini paylaşan büyükbabası Falconer Madan'a bu ismi önerdi. Madan daha sonra bu öneriyi astronomi profesörü Herbert Hall Turner'a iletti ve o da bunu resmi duyurudan üç gün sonra 16 Mart'ta Lowell'deki meslektaşlarına telgrafla gönderdi.
Tanrı Plüton, Satürn'ün hayatta kalan altı çocuğundan biri olduğundan ve kardeşleri (Jüpiter ve Neptün, Ceres, Juno ve Vesta ile birlikte) zaten büyük veya küçük gezegenlere atanmış olduğundan, 'Plüton' unvanı mitolojik olarak uygun görülüyordu. Hem mitolojik figür hem de gök cismi "kasvetli" alanlarla ilişkilendiriliyordu ve tanrının görünmezlik kapasitesi, gezegenin uzun süredir tespit edilemeyen durumunu yansıtıyordu. Dahası, Pluto'nun ilk iki harfinin, yeni gezegen için öne çıkan bir öneri olan 'Percival' olan Percival Lowell'in baş harflerine karşılık gelmesi tesadüfiyle seçim güçlendirildi.
Sembol
Adına uygun olarak, Plüton'un gezegen sembolü ⟨⟩, 'PL' harflerini birleştiren bir monogram olarak tasarlandı. Bu sembol artık astronomik bağlamlarda nadiren kullanılsa da astrolojide yaygınlığını koruyor. Bunun tersine, Plüton'un baskın astrolojik sembolü, astronomide de ara sıra kullanılan bir küreyi tasvir ediyor (potansiyel olarak Plüton'un görünmezlik kapağını simgeliyor) Plüton'un bidentinin üzerinde konumlandırılmış ⟨⟩, bu tasarım 1930'ların başından kalma bir tasarım.
'Plüton' ismi hızla daha geniş kültürel alanlara nüfuz etti. 1930'da Walt Disney'in Mickey Mouse'un köpek arkadaşı Pluto'yu tanıtırken bu addan ilham aldığı bildirildi, ancak animatör Ben Sharpsteen bu adlandırma seçiminin ardındaki mantığı kesin olarak tespit edemedi. Daha sonra, 1941'de Glenn T. Seaborg, yeni sentezlenen elemente Plütonyum adını verdi ve elementleri yakın zamanda keşfedilen gezegenlerin adını verme geleneğine bağlı kalarak, daha önce uranyum (adını Uranüs'ten aldı) ve neptunyum (Neptün'den aldı) ile gözlemledi.
"Plüton" adı çok sayıda dilde yaygın olarak benimsenmiştir ve çoğu zaman çeşitli harf çevirileriyle karşımıza çıkmaktadır. Japonca'da Houei Nojiri, daha sonra Çince ve Korece tarafından benimsenen bir terim olan calque Meiōsei'yi (冥王星, "Yeraltı Dünyasının Kralının (Tanrısı) Yıldızı" anlamına gelir) önerdi. Bazı Hint dilleri Plüton adını korurken, Hintçe de dahil olmak üzere diğerleri ona Hindu ölüm tanrısı Yama adını verir. Benzer şekilde, Polinezya dilleri sıklıkla yerli bir yeraltı tanrısının adını kullanır; buna Maori terimi Whiro örnek olarak verilebilir. Vietnamca, fonolojik bir kısıtlama nedeniyle Çin terminolojisinden farklıdır: "karanlık" anlamına gelen Çin-Vietnamca 冥 minh terimi, 明 kelimesinin eşseslisidir. minh, "parlak" anlamına gelir. Sonuç olarak Vietnamlılar, aynı zamanda bir Budist tanrısı olan Yama adını kullanır ve Sao Diêm Vương 星閻王 ("Yama'nın Yıldızı") olarak çevrilir ve Çince 閻王 Yán Wáng / Yìhm Wòhng ("Kral Yama").
Gezegen X'in çürütülmesi
Plüton'un keşfinin ardından, onun doğası gereği zayıf olması ve fark edilebilir bir diskin olmayışı, onun Lowell'in varsaydığı Gezegen X olarak tanımlanmasıyla ilgili soruları hemen gündeme getirdi. 20. yüzyıl boyunca, Plüton'un kütlesine ilişkin tahminler art arda aşağı yönlü revizyonlara uğradı.
Başlangıçta gökbilimciler Plüton'un kütlesini, onun Neptün ve Uranüs üzerindeki varsayılan kütleçekim etkisini tahmin ederek belirlediler. 1931'e gelindiğinde Plüton'un kütlesinin Dünya'nınkine yakın olduğu tahmin ediliyordu; 1948'deki sonraki hesaplamalar bu tahmini kabaca Mars'ın kütlesine düşürdü. Seidelmann ve meslektaşları, 1971'de Plüton'un Neptün'ün yörüngesini yerçekimsel olarak bozduğu hipotezine dayanarak 0,11±0,02 Dünya kütlesi değerini belirlediler. 1976'da Hawaiʻi Üniversitesi'nden araştırmacılar Dale Cruikshank, Carl Pilcher ve David Morrison, Plüton'un yüzeyini kaplayan metan buzunun kanıtını keşfettiler ve bu, onların Plüton'un albedosunu ilk kez hesaplamalarına olanak sağladı. Bulgular, Plüton'un boyutuna göre olağanüstü derecede yüksek bir parlaklığa sahip olduğunu gösterdi; bu da kütlesinin Dünya'nın yüzde 1'ini geçemeyeceği anlamına geliyordu. Cruikshank ve ekibi ayrıca, Plüton'un Dünya'nın yalnızca birkaç binde biri kadar olduğu tahmin edilen kütlesinin, Uranüs veya Neptün'ün yörüngeleri üzerinde önemli bir çekimsel etki oluşturmak için yetersiz olduğunu ileri sürerek Tombaugh'un keşfinin belirli bir tahminden ziyade kapsamlı bir gözlemsel araştırmadan kaynaklandığını kabul ettiler.
1978'de Plüton'un uydusu Charon'un keşfi, Plüton'un uydusu Charon'un ilk kesin ölçümünü kolaylaştırdı. Plüton'un kütlesi, Dünya'nın kütlesinin yaklaşık %0,2'si olduğunu ortaya koyuyor; bu, Uranüs'ün gözlemlenen yörünge farklılıklarını açıklamak için çok küçük bir değer. Alternatif bir Gezegen X için daha sonra yapılan araştırmalar, özellikle de Robert Sutton Harrington tarafından yürütülenler başarısızlıkla sonuçlandı. 1992'de Myles Standish, Neptün'ün Uranüs üzerindeki kütleçekimsel etkisini yeniden hesaplamak için Voyager 2'nin 1989'da Neptün'e yakın uçuşundan elde edilen verileri kullandı; bu, Neptün'ün kütle tahmininin (Mars'ın kütlesine eşdeğer bir miktar) %0,5 oranında aşağı yönlü revizyonuna yol açtı. Bu revize edilmiş rakamların eklenmesiyle yörünge farklılıkları ve dolayısıyla Gezegen X'in gerekliliği ortadan kalktı.
2000 yılına gelindiğinde bilim adamları arasındaki fikir birliği, Lowell tarafından kavramsallaştırılan Gezegen X'in var olmadığını doğruladı. Lowell'in Gezegen X'in yörüngesi ve konumuna ilişkin 1915 tahmini, Plüton'un gerçek yörüngesine ve o dönemdeki konumuna dikkate değer bir yakınlık sergiliyordu. Plüton'un keşfinden kısa bir süre sonra Ernest W. Brown bu hizalanmanın yalnızca tesadüfi olduğu sonucuna vardı.
Kategorizasyon
1992'den başlayarak, Plüton'un yörünge bölgesi içinde yörüngede dönen çok sayıda gök cismi tespit edildi ve böylece Plüton'un Kuiper kuşağı olarak bilinen ayrı bir nesne popülasyonuna üyeliği kanıtlandı. Bu gerçekleşme, Plüton'un resmi gezegen statüsünü tartışmalı hale getirdi ve çevresindeki popülasyonun yanında mı yoksa ondan farklı olarak mı sınıflandırılması gerektiği konusunda yaygın tartışmalara yol açtı. Müze ve planetaryum yöneticileri, Plüton'u Güneş Sistemi gezegen modellerinden hariç tutarak zaman zaman tartışmalara yol açtı. Örneğin, Şubat 2000'de New York City'deki Hayden Planetaryumu, yalnızca sekiz gezegen içeren bir Güneş Sistemi modelini açıkladı; bu karar, yaklaşık bir yıl sonra medyanın büyük ilgisini çekti.
Ceres, Pallas, Juno ve Vesta, 1840'larda diğer asteroitlerin kapsamlı keşfinin ardından çoğu gökbilimci tarafından büyük ölçüde gezegenler arasında yeniden sınıflandırıldı. Tersine, gezegen jeologları sıklıkla Ceres'i ve bazen de Pallas ve Vesta'yı daha küçük asteroitlerden ayırdı ve bu ayrımı onların jeolojik evrim için yeterli boyutlarına bağladılar. Tanımlanan ilk Kuiper kuşağı nesneleri nispeten küçük olsa da sonraki keşifler, giderek Plüton'un boyutuna yaklaşan nesneleri içeriyordu; bunlardan bazıları (Plüton'un kendisi de dahil) gezegen olma konusunda jeolojik kriterleri karşılayan ancak dinamik tanımları karşılayamayan nesnelerdi.
1998 yılında, Harvard Üniversitesi Küçük Gezegen Merkezi'nden Brian G. Marsden, Plüton'a 10000 numaralı küçük gezegen unvanını verirken aynı zamanda resmi gezegen statüsünü korumayı önerdi. Plüton'un "aşağı indirilmesi" ihtimali, kamuoyunda ciddi bir muhalefete neden oldu ve Uluslararası Astronomi Birliği'nin (IAU), bu noktada Plüton'un gezegen listesinden çıkarılmasını savunmadığını açıklığa kavuşturmasına yol açtı.
2000'li yılların başlarında, Michael E. Brown liderliğindeki Caltech'teki gökbilimciler, gelişmiş dijital algılama teknolojisini kullanarak kapsamlı bir gökyüzü araştırması gerçekleştirdiler ve bu, çok sayıda Trans-Neptün nesnesinin keşfedilmesine yol açtı. Bu nesnelerin birçoğunun başlangıçta boyut olarak Plüton'la karşılaştırılabilir veya ondan daha büyük olduğu tahmin edildi, böylece bunların potansiyel gezegen sınıflandırmasına ilişkin bilimsel bir tartışma başlatıldı. Ancak daha sonra yapılan yeniden değerlendirmeler, beklenmedik derecede yüksek albedolar nedeniyle bu boyut tahminlerinde aşağı yönlü revizyonlarla sonuçlandı.
Sınıflandırma tartışması yoğunlaştı ve Temmuz 2005'te bu gökbilimciler, Plüton'dan açıkça daha büyük bir nesne ve 1846'da Triton'dan bu yana Güneş Sisteminde bulunan en büyük cisim olan Eris'in keşfedildiğini duyurduklarında kaçınılmaz hale geldi. Medya, üzerinde resmi bir fikir birliği olmamasına rağmen başlangıçta Eris'ten onuncu gezegen olarak bahsetti. o zamanki gezegen durumu. Tersine, astronomi topluluğunun bir kesimi bu keşfi Plüton'un küçük bir gezegen olarak yeniden sınıflandırılması için ikna edici bir kanıt olarak değerlendirdi.
IAU Sınıflandırması
Tartışma Ağustos 2006'da, Uruguaylı gökbilimciler Julio Ángel Fernández ve Gonzalo Tancredi'nin resmi olarak "gezegen" terimi için yeni bir tanım sundukları IAU'nun üç yıllık toplantısında doruğa ulaştı. Önerileri, Güneş Sistemindeki bir nesnenin gezegen olarak kabul edilebilmesi için üç temel şartı şart koşuyordu:
- Cisim Güneş'in etrafında bir yörüngeye sahip olmalıdır.
- Nesnenin, hidrostatik olarak dengelenmesi ve neredeyse küresel bir şekil elde edilmesi için kendi yerçekimine yetecek kadar kütleye sahip olması gerekir.
- Cisim yörünge yolunu diğer önemli kalıntılardan yerçekimsel olarak temizlemiş olmalı.
Plüton üçüncü kriteri karşılayamıyor. Kütlesi, yörünge çevresindeki diğer nesnelerin toplam kütlesinin yalnızca 0,07 katını oluşturur; bu, Dünya ile tam bir tezat oluşturur; bu, yörüngesinde kalan kütlenin (Ay hariç) 1,7 milyon katını oluşturur. IAU daha sonra Plüton gibi ilk iki kriteri karşılayan ancak üçüncü kriteri karşılamayan gök cisimlerinin cüce gezegen olarak tanımlanacağını belirledi. Eylül 2006'da IAU, Plüton, Eris ve Eris'in uydusu Dysnomia'yı Küçük Gezegen Kataloğu'na resmi olarak dahil etti ve onlara sırasıyla "(134340) Pluto", "(136199) Eris" ve "(136199) Eris I Dysnomia" resmi küçük gezegen adlarını verdi. Plüton 1930 yılında keşfedildikten sonra kataloglanmış olsaydı, muhtemelen bir ay önce tanımlanan 1163 Saga'nın ardından 1164 adını alırdı.
Yeniden sınıflandırma, astronomi camiasında, özellikle de onu sıklıkla reddetmeye devam eden gezegen bilimciler arasında bir miktar dirençle karşılaştı. Bu bilim insanları sıklıkla Plüton, Charon ve Eris'i gezegen olarak değerlendiriyor ve Ceres için kullanılan mantığın aynısını uyguluyor; bu da IAU tanımının yalnızca ikinci maddesinin etkin bir şekilde kabul edilmesini gerektiriyor. NASA'nın Plüton'a yönelik Yeni Ufuklar misyonunun baş araştırmacısı Alan Stern, IAU kararını açıkça eleştirdi. Ayrıca, oylamaya astronomların yüzde beşinden azının katıldığı göz önüne alındığında, kararın astronomi topluluğunun geniş bir temsilinden yoksun olduğunu ileri sürdü. Daha sonra Lowell Gözlemevi'ne bağlı olan Marc W. Buie, tanıma karşı resmi olarak dilekçe verdi. Bunun tersine, Eris'i keşfetmesiyle tanınan gökbilimci Mike Brown gibi diğer önde gelen isimler de IAU'nun duruşuna destek verdiklerini ifade ettiler.
IAU'nun kararına halkın tepkisi farklıydı. Kaliforniya Eyalet Meclisi, IAU'nun kararını şakacı bir şekilde "bilimsel sapkınlık" olarak nitelendiren bir karar sundu. New Mexico'da Temsilciler Meclisi, Plüton'u keşfeden ve eyalette uzun süredir ikamet eden Clyde Tombaugh'u onurlandıran bir kararı kabul etti; Plüton'un sürekli olarak Yeni Meksika göklerinde bir gezegen olarak kabul edileceğini ilan etti ve 13 Mart 2007'yi Plüton Gezegen Günü olarak belirledi. Benzer şekilde, Illinois Senatosu 2009 yılında Tombaugh'un Illinois'deki doğumuna atıfta bulunan ve Plüton'un IAU tarafından "haksız bir şekilde 'cüce' gezegen kategorisine indirildiğini" öne süren bir kararı kabul etti.
Halkın bazı üyeleri, duruşlarını devam eden bilimsel tartışmaya atfederek veya IAU'nun kararına bakılmaksızın Plüton'un gezegen statüsünü ileri sürerek, duygusal bağlılıktan hareket ederek yeniden sınıflandırmaya karşı olduklarını ifade etti. 2006 yılında Amerikan Diyalekt Topluluğu, 17. yıllık yılın kelimesi seçiminde plütonluyu yılın kelimesi olarak belirledi ve 'plüton'u 'bir varlığın veya bireyin değerini düşürmek veya değerini düşürmek' olarak tanımladı. Ayrıca, Nisan 2024'te, Plüton'un ilk kez 1930'da keşfedildiği eyalet olan Arizona, Plüton'u resmen devlet gezegeni olarak tanıyan bir yasayı yürürlüğe koydu.
Ağustos 2008'de, gezegen tanımı konusunda farklı bakış açılarını temsil eden akademisyenler, IAU'nun gezegenlere ilişkin kriterleri üzerine kapsamlı tartışmaların yer aldığı bir konferans için Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'nda bir araya geldi. "Büyük Gezegen Tartışması" başlıklı bu etkinlik, bilim camiasının gezegen tanımı konusunda kesin bir fikir birliğine varamadığını kabul eden bir basın açıklamasıyla sona erdi. Daha önce, Haziran 2008'de IAU, Plüton'u ve Neptün'ünkini aşan yarı ana yörünge eksenine sahip diğer gezegen kütleli nesneleri kategorize etmek için "plütoid" terimini tanıtan bir basın bülteni yayınlamıştı; ancak bu terminoloji geniş çapta benimsenmedi.
Yörünge
Plüton yaklaşık olarak her 248 yılda bir yörüngesini tamamlar. Yörünge parametreleri, genellikle Güneş çevresinde neredeyse dairesel yollar izleyen ve tutulum düzlemiyle yakın hizada olan büyük gezegenlerinkinden önemli ölçüde farklıdır. Tersine, Plüton'un yörüngesi ekliptiğe göre 17°'yi aşan ılımlı bir eğim sergiler ve onu eliptik kılan dikkate değer bir dışmerkezliğe sahiptir. Bu belirgin dışmerkezlilik, Plüton'un yörünge yolunun bir bölümünün periyodik olarak Güneş'e Neptün'ün yörüngesinden daha fazla yaklaşmasıyla sonuçlanır. Plüton-Charon sisteminin ağırlık merkezi, 5 Eylül 1989'da günberi noktasına ulaştı ve 7 Şubat 1979'dan 11 Şubat 1999'a kadar olan dönemde Güneş'e Neptün'den daha yakın konumlandı.
Neptün'le 3:2 yörünge rezonansını korumasına rağmen, Plüton'un eğimi ve eksantrikliği kaotik bir davranış sergiliyor. Hesaplamalı modeller yörünge konumunu birkaç milyon yıl boyunca hem geçmişe hem de geleceğe tahmin edebilirken, 10-20 milyon yıllık Lyapunov zamanını önemli ölçüde aşan aralıkların ötesinde tahminler güvenilmez hale gelir. Bu güvenilmezlik, Plüton'un, yörünge yörüngesini kademeli olarak değiştiren öngörülemeyen faktörleri temsil eden, Güneş Sistemi içindeki çok küçük, ölçülemez ayrıntılara karşı aşırı duyarlılığından kaynaklanmaktadır.
Plüton'un yörüngesinin yarı ana ekseni, yaklaşık 19.951 yıllık bir süre boyunca yaklaşık 39,3 ila 39,6 AU arasında dalgalanır; bu, 246 ila 249 arasında değişen bir yörünge periyoduyla ilişkilidir. yıllar. Şu anda hem yarı ana ekseni hem de yörünge periyodunun arttığı gözlemleniyor.
Neptün ile İlişki
Güneş Sistemi'nin kuzey veya güneyindeki perspektiflerden bakıldığında Plüton'un yörüngesi görsel olarak Neptün'ün yörüngesiyle kesişiyor gibi görünse de, bu iki gök cisminin yörüngeleri aslında kesişmiyor. Günberi sırasında, Plüton Güneş'e en yakın olduğunda ve bu görüş noktalarından bakıldığında Neptün'ün yörüngesine yakın göründüğünde, aynı anda Neptün'ün yörünge düzlemine göre maksimum kuzey yer değiştirmesine ulaşır. Spesifik olarak, Plüton'un yörünge yolu, Neptün'ün kuzeyinde yaklaşık 8 AU'luk bir mesafeyi korur ve böylece olası herhangi bir çarpışmayı engeller.
Ancak, diğer gezegenlerden, özellikle Neptün'den gelen yerçekimsel düzensizlikler, milyonlarca yıl boyunca yörünge devinimi de dahil olmak üzere Plüton'un yörüngesini kademeli olarak değiştirerek potansiyel olarak bir çarpışmaya yol açabileceğinden, bu uzaysal ayrım tek başına Plüton'u korumak için yeterli değildir. En önemlisi, Plüton, Neptün ile olan istikrarlı 2:3 yörünge rezonansı ile daha da korunmaktadır: Plüton'un Güneş etrafında gerçekleştirdiği her iki tam yörünge için, Neptün tam olarak üçünü tamamlamaktadır. Bu ilişki, Plüton'un günberisinin yılda yaklaşık 0,97×10−4 derece olan devinim hızıyla birlikte dönen bir referans çerçevesinde gözlemlenmektedir.
Bu rezonans döngüsü yaklaşık 495 yılı kapsıyor. Topluca plütinolar olarak adlandırılan çok sayıda başka gök cismi de bu özdeş yörünge rezonansını paylaşıyor. Şu anda, her 495 yıllık döngüde, Plüton günberi noktasına ilk ulaştığında (örneğin 1989'da), Neptün Plüton'un 57° ilerisinde konumlanmıştır. Plüton'un sonraki günberi geçişi üzerine, Neptün ek 1,5 yörüngeyi tamamlayarak onu Plüton'un 123° arkasına yerleştirecektir. Plüton ve Neptün arasındaki en yakın yaklaşım 17 AU'yu aşıyor; bu, Plüton'un Uranüs'ten minimum uzaklığı olan 11 AU'dan daha büyük bir mesafe. İlginçtir ki, Plüton ile Neptün arasındaki minimum mesafe genellikle Plüton'un günötesi ile çakışmaktadır.
Plüton ve Neptün arasındaki 2:3 yörünge rezonansı, milyonlarca yıldır devam eden olağanüstü bir istikrar sergiliyor. Bu stabilite, göreceli yörüngelerindeki önemli değişiklikleri etkili bir şekilde önler ve böylece iki cismin hiçbir zaman yakın karşılaşma yaşamamasını sağlar. Plüton'un yörüngesinin eğiminin olmadığı varsayımsal bir senaryoda bile bu rezonans, iki gök cismi arasında herhangi bir çarpışmayı engelleyecektir.
Plüton'un yörünge periyodunda Neptün'le olan 3:2 rezonansından küçük bir sapma, Neptün'e göre uzaklık düzeninin kademeli olarak değişmesine neden olur. Plüton, günberi sırasında Neptün'ün yörüngesi içinde hareket eder ve dolayısıyla hızlanır. Bu ivme, 495 yıllık döngünün başlangıç yörüngesinde Plüton'un Neptün'e arkadan yaklaşmasına neden olur. Şu anda Plüton, bir yüzyıl boyunca (örneğin 1937'den 2036'ya kadar) Neptün'ün 50° ila 65° gerisindeki konumunu korumuştur.
İki gök cismi arasındaki karşılıklı çekimsel etkileşim, açısal momentumun Plüton'a aktarılmasını kolaylaştırır. Bu transfer, Plüton'u marjinal olarak daha büyük bir yörüngeye iter ve böylece Kepler'in üçüncü yasasına uygun olarak yörünge periyodunu uzatır. Bu sürecin birçok kez tekrarlanmasının ardından Plüton, her döngünün ikinci günberi sırasında Neptün arkadan yaklaşırken artık onun önemli ölçüde ilerisinde olmayacak şekilde yeterli bir gecikme yaşar; Daha sonra Neptün, Plüton'un yörünge süresini bir kez daha kısaltmaya başlar. Bu döngüsel olgunun tamamı yaklaşık 20.000 yılı kapsıyor.
Diğer faktörler
Hesaplamalı analizler, Plüton ve Neptün arasındaki yörünge hizasının temel konfigürasyonunun, milyonlarca yılı kapsayan jeolojik zaman çizelgeleri boyunca tutarlı kaldığını göstermektedir. Çok sayıda başka rezonans ve yerçekimsel etkileşimler Plüton'un yörünge stabilitesine katkıda bulunur. Bu fenomenler öncelikle yerleşik 2:3 ortalama hareket rezonansından farklı iki tamamlayıcı mekanizmadan kaynaklanır.
Öncelikle, Plüton'un yükselen düğümü (ekliptik veya değişmez düzlemle kesiştiği yer) günberi (Güneş'e en yakın yaklaşım noktası) arasındaki açı olarak tanımlanan günberi argümanı, 90° civarında bir salınım sergiler. Sonuç olarak, Plüton günberi noktasında Güneş Sistemi'nin değişmez düzleminden maksimum kuzey yer değiştirmesine ulaşır ve böylece Neptün ile yakın karşılaşmalar engellenir. Bu fenomen, bir yörüngenin eksantrikliği ile daha büyük bir rahatsız edici cisme, özellikle bu bağlamda Neptün'e göre eğimi arasında bir korelasyon kuran Kozai mekanizmasına atfedilir. Neptün'e göre serbestlik genliği 38°'dir; bu da Plüton'un günberi noktası ile Neptün'ün yörüngesi arasındaki açısal ayrımın sürekli olarak 52° (90°–38°)'yi aşmasını sağlar. Bu konfigürasyonun minimum açısal ayrımı yaklaşık olarak her 10.000 yılda bir tekrarlanır.
İkinci olarak, her iki gök cismi için yükselen düğümlerin boylamları (değişmez düzlemle kesişme noktalarını temsil eder) yukarıda bahsedilen salınımla neredeyse rezonansa sahip bir ilişki sergiler. Bu iki boylam çakıştığında, her iki düğüm noktasının da Güneş ile eşdoğrusal hizada olduğu anlamına gelir, Plüton'un günberi açısı tam olarak 90°'de olur ve bu onu Güneş'e en yakın konumlandırırken aynı zamanda Neptün'ün yörünge düzleminden maksimum kuzey sapması konumundadır. Bu özel konfigürasyona 1:1 süperrezonans adı verilir. Bu süperrezonansın oluşumu tüm Jovian gezegenlerinin, yani Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün'ün kolektif etkisini içerir.
Döndürme
Plüton'un gününü oluşturan yıldız dönüş süresi tam olarak 6.387 Dünya günüdür. Uranüs'e ve asteroit 2 Pallas'a benzer şekilde Plüton, yörünge düzleminde, belirgin mevsimsel değişikliklere yol açan 120°'lik bir eksen eğimiyle karakterize edilen, geriye doğru bir dönüş sergiler. Gündönümleri sırasında yüzeyinin yaklaşık dörtte biri sürekli gün ışığı alırken diğer dörtte biri sürekli karanlıkta kalır. Bu anormal yönelimin etiyolojisi bilimsel bir tartışma konusu olmuştur. Arizona Üniversitesi tarafından yürütülen araştırmalar, bu olgunun, bir gök cisminin, minimum enerji durumlarına ulaşmak için dönüş konfigürasyonunu ayarlama yönündeki doğal eğiliminden kaynaklanabileceğini öne sürüyor. Böyle bir ayarlama, fazla kütlenin ekvator bölgelerine doğru yeniden dağıtılmasını gerektirecek, kütle bakımından yetersiz alanlar ise kutuplara doğru göç edecektir. Bu süreç, kutup gezintisi olarak adlandırılıyor.
Arizona Üniversitesi'nden bir yayın, bu etkinin, cüce gezegenin sürekli gölgede kalan bölgelerinde donmuş nitrojen kütlelerinin birikmesiyle tetiklenebileceğini ileri sürüyor. Bu tür birikmiş kütleler vücudun yeniden yönlendirilmesine neden olacak ve bunun sonucunda kendine özgü 120°'lik eksenel eğim ortaya çıkacaktır. Nitrojen birikimi doğrudan Plüton'un kayda değer güneş merkezli mesafesine atfedilebilir. Ekvator sıcaklıkları -240°C'ye (−400,0°F; 33,1 K) düşebilir, bu da nitrojenin Dünya'daki suyun donmasına benzer şekilde donmasını kolaylaştırır. Eğer Antarktika'daki buz tabakası çok daha büyük olsaydı, Plüton'da gözlemlenen benzer bir kutupsal gezinme olgusu Dünya'da da ortaya çıkacaktı.
Jeoloji
Yüzey
Plüton'un yüzeyindeki geniş düzlüklerin yüzde 98'den fazlası nitrojen buzundan oluşuyor ve eser miktarda metan ve karbon monoksitle tamamlanıyor. Azot ve karbon monoksit en yüksek konsantrasyonlarını Plüton'un Charon karşıtı yarım küresinde sergiler (yaklaşık 180° boylam, Tombaugh Regio'nun batı lobu Sputnik Planitia'yı kapsar), metan ise 300° doğu boylamına yakın bir yerde hakimdir. Dağlık oluşumlar su buzundan oluşur. Plüton'un yüzeyi, hem albedo hem de kromatik özelliklerde önemli farklılıklarla karakterize edilen önemli ölçüde heterojenlik sergiliyor.
Plüton, Satürn'ün uydusu Iapetus'ta gözlemlenenle karşılaştırılabilecek şekilde, Güneş Sistemi içindeki en belirgin yüzey kontrastlarından birini sergiliyor. Rengi kömür siyahından koyu turuncu ve beyaza kadar değişir. Plüton'un kromatik özellikleri, Io'ya daha yakın bir benzerlik taşıyor; biraz daha turuncu bir renk tonu ve Mars'tan çok daha az kırmızı bir renk sergiliyor. Öne çıkan coğrafi özellikler arasında Charon'un karşısındaki yarımkürede yer alan oldukça parlak bir bölge olan "Kalp" olarak da bilinen Tombaugh Regio; Belton Regio veya "Balina", arka yarım kürede geniş, karanlık bir alan; ve önde gelen yarım küredeki bir dizi karanlık ekvator bölgesi olan "Pirinç Knuckles".
"Kalp"in batı lobunu oluşturan Sputnik Planitia, donmuş nitrojen ve karbon monoksit buzlarından oluşan 1.000 km genişliğinde bir havzadır. Bu havza, yüzen su buzu kabuğu bloklarını ve süblimasyon çukurlarını çevrelerine doğru taşıyan konveksiyon hücreleri olarak yorumlanan çokgen hücrelere bölünmüştür. Havzaya giren ve çıkan buzul akışlarının belirgin göstergeleri mevcuttur. Yeni Ufuklar tarafından gözlemlenen görünür kraterlerin yokluğu, yüzey yaşının 10 milyon yıldan daha az olduğunu akla getiriyor. Son araştırmalar yüzey yaşının yaklaşık 180000+90000
−40000 yıl olduğunu belirledi. Yeni Ufuklar bilim ekibi ilk bulgularını şöyle özetledi: "Plüton, buzulbilimsel ve yüzey-atmosfer etkileşimlerinin yanı sıra çarpışma, tektonik, olası kriyovolkanik ve kütle kaybı süreçlerinden kaynaklananlar da dahil olmak üzere şaşırtıcı derecede geniş çeşitlilikte jeolojik yer şekilleri sergiliyor."
Sputnik Planitia'nın batı bölgelerinde, havzanın merkezinden gelen rüzgarlar tarafından şekillendirilen ve yönlere doğru yönlendirilen enine kumul alanları gözlemlendi. bitişik dağlar. Bu kum tepeleri 0,4 ila 1 km arasında değişen dalga boylarına sahiptir ve yaklaşık 200 ila 300 μm boyutunda metan parçacıklarından oluştuğu tahmin edilmektedir.
İç Yapı
Plüton'un yoğunluğu 1,853±0,004 g/cm§56§'dir. Radyoaktif elementlerin bozunmasının sonuçta buzların kayalık materyalden ayrılmasını kolaylaştırmaya yetecek kadar ısı üreteceği göz önüne alındığında, bilim adamları Plüton'un iç yapısının farklılaştığını varsayıyorlar. Bu farklılaşma, kayalık malzemenin, su buzu mantosu ile çevrelenen yoğun bir çekirdeğe yerleşmesiyle sonuçlanacaktır. Yeni Ufuklar görevinden önce çekirdeğin tahmini çapı 1700 km idi ve bu Plüton'un toplam çapının %70'ini temsil ediyordu.
Bu iç ısınma devam edebilir ve potansiyel olarak çekirdek-manto sınırında 100 ila 180 km kalınlığında olduğu tahmin edilen bir yüzey altı sıvı su okyanusunu destekleyebilir. Eylül 2016'da Brown Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, Sputnik Planitia'yı yarattığına inanılan etkinin simülasyonlarını gerçekleştirdiler. Bulgular, havzanın oluşumunun, çarpışmanın ardından yüzeyin altından sıvı suyun yükselmesinden kaynaklanmış olabileceğini, dolayısıyla minimum 100 km derinliğe sahip bir yüzey altı okyanusunun varlığına işaret ettiğini öne sürdü.
Haziran 2020'de gökbilimciler, Plüton'un bir yüzey altı okyanusuna sahip olabileceğini ve dolayısıyla erken oluşum aşamalarında potansiyel olarak yaşanabilir olabileceğini öne süren kanıtlar sundular. Daha sonra Mart 2022'de bir araştırma ekibi, Wright Mons ve Piccard Mons olarak bilinen oluşumların çok sayıda daha küçük kriyovolkanik kubbelerin birleşimini temsil ettiğini öne sürdü. Bu yorum, vücutta önceden olasılık dışı kabul edilen boyutlarda bir iç ısı kaynağının varlığını ima etmektedir.
Kütle ve Boyut
Plüton'un çapı 2.376,6±1,6 km ölçülür ve kütlesi (1,303±0,003)ק1213§22 kg olarak hesaplanır; bu, Ay'ın kütlesinin %17,7'sine ve Dünya'nın kütlesinin %0,22'sine karşılık gelir. Plüton'un yüzey alanı yaklaşık 1,774443ק222324§ km§2526§'dir ve bu, Rusya veya Antarktika'nın kara kütlesinden marjinal olarak daha büyüktür (özellikle kış aylarında Antarktika deniz buzunu hesaba katarken). Yüzey yerçekimi 0,063 g olup, Dünya'nın 1 g ve Ay'ın 0,17 g'dir. Sonuç olarak Plüton, saatte 4.363,2 km'lik (saatte 2.711.167 mil) bir kaçış hızına sahiptir; bu, Dünya'nın saatte 40.270 km'sinden (saatte 25.020 mil) önemli ölçüde daha düşüktür. Plüton'un çapı, asteroit kuşağındaki en büyük cisim olan Ceres'in iki katından fazladır ve kütlesi ise bir düzine kat daha fazladır. Plüton, Eris'in yaklaşık 2.326 km'lik çapına kıyasla 2.376,6 km'lik daha büyük bir çapa sahip olmasına rağmen, 2005 yılında Neptün ötesi bir cisim olarak tanımlanan cüce gezegen Eris'ten daha az kütleye sahiptir.
Plüton, karasal gezegenlerden önemli ölçüde daha düşük bir kütleye, özellikle de 0,2 ay kütlesinden daha az bir kütleye sahiptir ve aynı zamanda yedi büyük uydudan daha az kütleye sahiptir: Ganymede, Titan, Callisto, Io, Dünyanın Ayı, Europa ve Triton. Plüton'un uydusu Charon'un 1978'de tanımlanması, Newton'un Kepler'in üçüncü yasasını uyarlamasının uygulanması yoluyla Plüton-Charon sisteminin toplam kütlesinin kesin olarak hesaplanmasını kolaylaştırdı. Charon'la örtülme sırasında Plüton'un daha sonra gözlemlenmesi, bilim adamlarına Plüton'un çapını daha büyük bir hassasiyetle tespit etme olanağı sağlarken, uyarlanabilir optik teknolojisinin gelişmesi onun şeklinin daha doğru bir şekilde değerlendirilmesine olanak sağladı.
Plüton'un boyutlarının doğru ölçümleri, atmosferinin ve yaygın bir hidrokarbon bulanıklığının varlığı nedeniyle karmaşık olmuştur. Mart 2014'te Lellouch, de Bergh ve ark. Plüton'un atmosferindeki metan karışım oranlarını, tahmini optimal değeri 2.368 km olan, 2.360 km'yi aşan Plüton çapıyla tutarlı olan araştırmayı sundu. Daha sonra, 13 Temmuz 2015'te, NASA'nın Yeni Ufuklar misyonundaki Uzun Menzilli Keşif Görüntüleyicisi (LORRI) tarafından elde edilen görüntüler, diğer yerleşik cihazlardan alınan verilerle birleştirildiğinde, başlangıçta Plüton'un çapının 2.370 km (1.473 mil) olduğu belirlendi. Bu ölçüm daha sonra 24 Temmuz'da 2.372 km'ye (1.474 mil) düzeltildi ve daha sonra 2.374±8 km'ye ayarlandı. Yeni Ufuklar Radyo Bilimi Deneyi'nden (REX) elde edilen radyo örtülme verileri kullanılarak yapılan daha ileri analizler, 2.376,6±1,6 km'lik bir çap ortaya çıkardı.
Atmosfer
Plüton, öncelikle nitrojen (N2), metan (CH4) ve karbon monoksitten (CO) oluşan ince bir atmosfere sahiptir ve bunların tümü, karşılık gelen yüzey buzlarıyla denge halinde bulunur. Yeni Ufuklar tarafından gerçekleştirilen ölçümler, yaklaşık 1 Pa (10 μbar) değerinde bir yüzey basıncını gösterir; bu, Dünya'nın atmosferik basıncından kabaca bir milyon ila 100.000 kat daha düşük bir büyüklüğü temsil eder. Başlangıçta, cüce gezegen Güneş'ten uzaklaştıkça Plüton'un atmosferinin giderek yüzeyinde donacağı varsayılmıştı; ancak Yeni Ufuklar verilerinin daha sonraki analizleri ve yer bazlı örtülme gözlemleri, Plüton'un atmosferik yoğunluğunda bir artış olduğunu ortaya koyuyor ve bu da onun yörünge yolu boyunca gaz halinde kaldığını gösteriyor.
Yeni Ufuklar tarafından yürütülen gözlemler, nitrojenin atmosferik kaçış oranının beklenenden 10.000 kat daha düşük olduğunu ortaya çıkardı. Alan Stern, Plüton'un yüzey sıcaklığındaki küçük bir artışın bile atmosferik yoğunluğunda, potansiyel olarak 18 hPa ila 280 hPa (Mars'ın üç katı veya Dünya'nın dörtte biri) arasında değişen üstel artışlara neden olabileceğini öne sürdü. Bu kadar yüksek yoğunluklarda nitrojen yüzey boyunca sıvı akışı olarak ortaya çıkabilir. Terlemenin insan vücudu üzerindeki buharlaşmalı soğutma etkisine benzer şekilde, Plüton'un atmosferinin süblimleşmesi de yüzeyinin soğumasına katkıda bulunur. Plüton ya yok ya da son derece minimal bir troposfer sergiliyor; Yeni Ufuklar'dan elde edilen veriler yalnızca ince bir troposferik sınır katmanının varlığına işaret ediyor. Ölçüm noktasında bu katman 4 km kalınlığa sahipti ve 37±3 K sıcaklık kaydetti. Üstelik bu katman sürekli değil.
Temmuz 2019'da, Plüton'un dahil olduğu bir örtülme olayı, atmosfer basıncında 2016'dan bu yana beklenmedik %20'lik bir azalma olduğunu ortaya çıkardı. Daha sonra, 2021'de Southwest Araştırma Enstitüsü'ne bağlı gökbilimciler, 2018 tarihli bir verileri analiz ederek bu bulguyu doğruladılar. gizlenme. Bu analiz, ışığın Plüton'un diskinin arkasından daha yavaş bir şekilde çıktığını gösterdi; bu, zayıflayan bir atmosfere işaret eden bir olgudur.
Plüton'un atmosferinde güçlü bir sera gazı olan metanın varlığı, sıcaklığın tersine dönmesine neden olur ve bu da ortalama atmosfer sıcaklığının, yüzeyinden onlarca derece daha yüksek olmasına neden olur. Bununla birlikte, New Horizons tarafından yürütülen gözlemler, Plüton'un üst atmosferinin başlangıçta tahmin edilenden çok daha soğuk olduğunu göstermiştir (yaklaşık 100 K'ya karşılık 70 K). Plüton'un atmosferi, 150 km yüksekliğe kadar uzanan, yaklaşık 20 farklı, düzenli aralıklı pus katmanına bölünmüştür. Bu katmanların, Plüton'un dağlık arazisi üzerindeki atmosferik akışın oluşturduğu basınç dalgalarından kaynaklandığı varsayılmaktadır.
Doğal Uydular
Plüton sistemi tanımlanmış beş doğal uydudan oluşur. Bu uyduların en büyüğü ve en içtekisi olan Charon, ilk kez 1978 yılında gökbilimci James Christy tarafından tespit edildi. Aynı zamanda potansiyel olarak hidrostatik dengede olan tek Plüton uydusudur. Charon'un önemli kütlesi, Plüton-Charon sisteminin ağırlık merkezini Plüton'un fiziksel sınırlarının ötesine kaydırır. Charon'un ötesinde, oldukça küçük dört yörüngesel uydu sistemin yörüngesinde yer alıyor. Bunlar Plüton'a olan uzaklık sırasına göre şöyledir: Styx, Nix, Kerberos ve Hydra. Nix ve Hydra 2005'te keşfedildi, ardından 2011'de Kerberos ve 2012'de Styx keşfedildi. Bu uyduların yörüngeleri düşük dışmerkezlilik sergiler (0,006'nın altında) ve Plüton'un ekvatoruyla aynı düzlemdedir (eğim 1°'den az), bu da Plüton'un yörünge düzlemine göre yaklaşık 120° eğime neden olur. Bu son derece kompakt Plüton sistemi, bilinen beş uydunun tamamını, ilerleyen yörüngelerin istikrarı koruyabileceği bölgenin en içteki %3'lük kısmıyla sınırlar.
Plüton'un tüm uydu sisteminin yörünge dönemleri, yörünge rezonansları ve yakın rezonansların karmaşık bir düzenlemesi yoluyla birbirine bağlıdır. Spesifik olarak, devinimi hesaba katarken Styx, Nix ve Hydra'nın yörünge dönemleri kesin bir 18:22:33 oranı sergiler. Ayrıca Styx, Nix, Kerberos ve Hydra'nın Charon'a göre yörünge dönemleri arasında yaklaşık 3:4:5:6 oranında bir oran mevcuttur ve bu oranlar daha uzak uydular için daha yüksek kesinliğe yaklaşmaktadır.
Plüton-Charon sistemi, Güneş Sistemi'nde ağırlık merkezinin birincil cismin dışında yer aldığı ender örneklerden birini temsil eder; Patroclus-Menoetius sistemi daha küçük bir analog sunarken, Güneş-Jüpiter sistemi daha büyük tek örnektir. Charon ve Plüton'un karşılaştırılabilir boyutları nedeniyle, bazı gökbilimciler onu çift cüce gezegen olarak sınıflandırmayı önerdiler. Bu sistem, gezegen konfigürasyonları arasında karşılıklı gelgit kilitlenmesiyle de ayırt edilir; bu, Plüton ve Charon'un sürekli olarak birbirlerine aynı yarımküreyi sunduklarını ima eder; bu, bilinen yalnızca bir başka sistemde, Eris ve Dysnomia'da gözlemlenen bir özelliktir. Sonuç olarak, herhangi bir gök cismi üzerindeki herhangi bir bakış noktasından diğeri gökyüzünde sabit kalır veya kalıcı olarak gizlenir. Bu fenomen aynı zamanda her bir cismin dönüş periyodunun tüm sistemin kendi ağırlık merkezi etrafındaki yörünge periyoduyla tam olarak eşleştiğini de belirtir.
Plüton'un uydularının oluşumunun, Güneş Sisteminin evriminin ilk aşamalarında Plüton ile benzer büyüklükteki bir gök cismi arasındaki feci çarpışmadan kaynaklandığı varsayılmaktadır. Bu çarpma olayı, Plüton'un yörüngesindeki uyduları oluşturmak üzere birikerek önemli miktarda malzeme püskürttü.
Yarı-uydu
2012 yılında yapılan hesaplamalar, 15810 Arawn nesnesinin, farklı bir eş-yörünge konfigürasyonunu temsil eden, Plüton'un yarı uydusu olarak işlev görebileceğini gösterdi. Bu hesaplamalar, Arawn'ın her iki milyon yıllık döngüde yaklaşık 350.000 yıl boyunca Plüton ile yarı uydu ilişkisini sürdüreceğini ileri sürdü. 2015 yılında Yeni Ufuklar uzay aracı tarafından gerçekleştirilen sonraki ölçümler, Arawn'ın yörüngesinin daha kesin bir şekilde belirlenmesini sağlayarak ilk bulguları doğruladı. Bununla birlikte, yörünge dinamikleri temel alınarak Arawn'ın Plüton'un yarı uydusu olarak sınıflandırılması konusunda gökbilimciler arasında bir fikir birliğine varmak henüz mümkün değil; zira yörüngesinin ağırlıklı olarak Neptün tarafından yönetildiği ve Plüton'dan gelen nadiren tedirginliklerin olduğu göz önüne alındığında.
Köken
Plüton'un kökeni ve kesin kimliği, tarihsel olarak gökbilimciler için önemli bir muammaydı. İlk hipotez, Plüton'un, Neptün'ün kaçan bir uydusu olarak ortaya çıktığını ve Neptün'ün en büyük uydusu Triton tarafından yörüngesinden çıkarıldığını ileri sürdü. Ancak bu önerme daha sonra dinamik çalışmalarla çürütüldü ve Plüton'un Neptün'e olan tutarlı yörüngesel uzaklığı nedeniyle bunun imkansızlığı ortaya çıktı.
Plüton'un Güneş Sistemi içindeki kesin konumu ancak 1992'de ortaya çıktı; bu, Plüton'a yörüngesel, boyutsal ve bileşimsel benzerlikler sergileyen çok sayıda küçük, buzlu Neptün ötesi nesnenin keşfiyle aynı zamana denk geldi. Trans-Neptün cisimlerinden oluşan bu popülasyonun birçok kısa dönemli kuyruklu yıldızın atası olduğu düşünülüyor. Plüton'un kendisi, Güneş'ten 30 ila 50 AU arasında yer alan, gök cisimlerinin sabit bir bölgesi olan Kuiper kuşağının en büyük bileşeni olarak kabul edilmektedir. 2011 yılına gelindiğinde, Kuiper kuşağının 21 büyüklüğüne kadar olan kapsamlı araştırmaları büyük ölçüde tamamlandı; bu da keşfedilmemiş Plüton büyüklüğündeki nesnelerin muhtemelen Güneş'ten 100 AU'nun ötesinde bir mesafede bulunacağını öne sürüyor.
Diğer Kuiper Kuşağı Nesnelerine (KBO'lar) benzer şekilde Plüton, kuyruklu yıldızlara benzer özellikler sergiliyor; örneğin, güneş rüzgarı Plüton'un yüzeyini giderek uzaya doğru aşındırır. Bir öneri, Plüton'un Dünya'nınkiyle karşılaştırılabilir bir yörünge mesafesine konumlandırılması durumunda kuyruklu yıldız kuyruğu oluşturacağını öne sürüyor. Ancak Plüton'un yeterince yüksek kaçış hızının engelleyici bir faktör olduğu öne sürülerek bu iddiaya itiraz edildi. Alternatif olarak, Plüton'un oluşumunun çok sayıda kuyruklu yıldızın ve diğer Kuiper Kuşağı Nesnelerinin bir araya gelmesiyle ilişkilendirilebileceği de teorileştirildi.
Plüton keşfedilen en büyük Kuiper kuşağı nesnesi olarak kabul edilirken, Neptün'ün Plüton'u aşan uydusu Triton'un hem jeolojik hem de atmosferik benzerlikler sergilemesi onun ele geçirilmiş bir Kuiper kuşağı nesnesi olduğu hipotezine yol açıyor. Boyut olarak Plüton'la karşılaştırılabilir ancak daha büyük bir kütleye sahip olan Eris, kesin olarak Kuiper kuşağı popülasyonunun bir üyesi olarak sınıflandırılmamaktadır; bunun yerine ilgili dağınık disk popülasyonu içinde sınıflandırılır.
Diğer Kuiper kuşağı bileşenleriyle tutarlı olarak, Plüton'un artık bir gezegenimsi olduğu, yani Güneş'i çevreleyen ilkel proto-gezegensel diskin tam bir gezegen haline gelmeyen bir unsuru olduğu varsayılmaktadır. Gökbilimciler arasındaki fikir birliği, Plüton'un mevcut yörünge konfigürasyonunun, Güneş Sistemi'nin gelişiminin ilk aşamalarında Neptün'ün hızlı bir şekilde dışa doğru göçünden kaynaklandığını öne sürüyor. Bu dışa doğru hareket Neptün'ü proto-Kuiper kuşağındaki nesnelerle yakınlaştırdı, bu da bir tanesinin (Triton) yörüngeye girmesine, diğerleriyle rezonans ilişkileri kurulmasına ve bazılarının kaotik yörüngelere doğru tedirgin olmasına yol açtı. Kuiper kuşağına bitişik, dinamik olarak dengesiz bir bölge olan dağınık disk içindeki cisimlerin, mevcut konumlarına Neptün'ün göç eden rezonansları ile etkileşimler yoluyla ulaştığına inanılıyor.
Nice'deki Observatoire de la Côte d'Azur'da Alessandro Morbidelli tarafından 2004 yılında geliştirilen bir hesaplama modeli, Neptün'ün Kuiper kuşağına göçünün, bir gökadanın kurulmasıyla başlatılmış olabileceğini öne sürdü. Jüpiter ve Satürn arasında 1:2 rezonans. Bu rezonans, hem Uranüs'ü hem de Neptün'ü daha uzak yörüngelere iten, konum değiştirmelerine ve Neptün'ün güneş merkezli mesafesini etkili bir şekilde iki katına çıkarmasına neden olan bir yerçekimsel etki yarattı. Proto-Kuiper kuşağından nesnelerin daha sonra fırlatılması, Güneş Sistemi'nin oluşumundan yaklaşık 600 milyon yıl sonra meydana gelen Geç Ağır Bombardıman'ı da açıklayabilir ve Jüpiter truva atlarının oluşumunu aydınlatabilir. Plüton'un, Neptün'ün göçünden önce Güneş'ten yaklaşık 33 AU uzaklıkta neredeyse dairesel bir yörüngeye sahip olduğu ve bunun daha sonra onu rezonans yakalamaya sürüklediği düşünülebilir. Nice modeli, ilksel gezegenimsi disk içinde Triton ve Eris'in de aralarında bulunduğu yaklaşık bin Plüton büyüklüğünde cismin varlığını öne sürüyor.
Gözlem ve Keşif
Gözlem
Plüton'un Dünya'ya olan önemli uzaklığı, kapsamlı çalışma ve doğrudan keşif açısından önemli zorluklar sunuyor. Ortalama görünür görünür büyüklüğü 15,1'dir ve günberi sırasında 13,65'e düşer. Sonuç olarak, yaklaşık 30 cm'lik (12 inç) bir açıklık tavsiye edilerek teleskopik gözlem gereklidir. Güçlü teleskoplarla bakıldığında bile Plüton, 0,11 yay saniyelik maksimum açısal çapı nedeniyle fark edilebilir bir diski olmayan bir yıldız gibi görünür.
Plüton'un 1980'lerin sonlarında geliştirilen ilk kartografik temsilleri, en büyük ayı Charon'un da dahil olduğu tutulmalara ilişkin titiz gözlemlerden elde edilen parlaklık haritalarından oluşuyordu. Bu gözlemler, tutulma olayları sırasında Plüton-Charon sisteminin toplam ortalama parlaklığındaki değişiklikleri ölçmeye odaklandı. Örneğin, Plüton'da aydınlık bir bölgenin örtülmesi, daha karanlık bir alanın örtülmesine kıyasla genel parlaklıkta daha belirgin bir değişikliğe neden olur. Bu tür çok sayıda gözlemin kapsamlı hesaplamalı işlenmesi, bir parlaklık haritasının oluşturulmasını kolaylaştırır; bu teknik, aynı zamanda parlaklıktaki zamansal değişiklikleri de izleyebilen bir tekniktir.
Daha sonra Hubble Uzay Teleskobu (HST) tarafından elde edilen görüntülerden gelişmiş kartografik veriler oluşturuldu; bu, üstün çözünürlük sağladı ve kutup bölgeleri ve belirgin parlak alanlar gibi birkaç yüz kilometre genişliğindeki özellikleri çözümleyerek önemli ölçüde daha fazla ayrıntı ortaya çıkardı. Bu haritaların oluşturulması, Hubble görüntülerinin sınırlı piksel verilerinden en uygun yansıtılan temsilleri türetmek için karmaşık hesaplama işlemlerini içeriyordu. Bu haritalar, Yeni Ufuklar'ın Temmuz 2015'teki yakın geçişine kadar Plüton'un en kapsamlı tasvirlerini oluşturuyordu; çünkü bu haritaların yapımında kullanılan iki HST kameranın çalışması durdurulmuştu.
Keşif
Temmuz 2015'te Plüton'un yanından uçuş gerçekleştiren Yeni Ufuklar uzay aracı, Plüton'u doğrudan araştırmaya yönelik ilk ve bugüne kadarki tek çabayı temsil ediyor. 2006 yılında fırlatılan sonda, Plüton'un ilk uzak görüntülerini Eylül 2006'nın sonlarında Uzun Menzilli Keşif Görüntüleyicisinin kalibrasyon testi sırasında elde etti. Yaklaşık 4,2 milyar kilometre mesafeden çekilen bu görüntüler, uzay aracının Plüton ve diğer Kuiper kuşağı nesnelerine doğru yörünge ayarlamaları için çok önemli bir işlev olan uzak gök cisimlerini takip etme yeteneğini doğruladı. Daha sonra, 2007'nin başlarında, araç Jüpiter'i kullanarak bir yerçekimi desteği manevrası gerçekleştirdi.
Yeni Ufuklar uzay aracı, 14 Temmuz 2015'te Plüton'a en yakın yaklaşımını gerçekleştirdi ve Güneş Sistemi boyunca 3.462 günlük bir geçişi tamamladı. Plüton'un bilimsel araştırmaları bu yakın karşılaşmadan beş ay önce başlamış ve sonrasında en az bir ay devam etmiştir. Bu gözlemler, görüntüleme cihazları, radyo bilimi araştırma aracı ve çeşitli spektroskopik ve deneysel aparatlardan oluşan kapsamlı bir uzaktan algılama paketiyle kolaylaştırıldı. Yeni Ufuklar'ın temel bilimsel hedefleri, Plüton ve uydusu Charon'un küresel jeolojik ve morfolojik özelliklerinin karakterizasyonu, yüzey bileşimlerinin haritalanması ve Plüton'un nötr atmosferinin yanı sıra atmosferik kaçış oranının analizini kapsıyordu. Yeni Ufuklar'ın Plüton karşılaşmasıyla ilgili toplam 50 milyar bitlik (6,25 gigabayt) nihai veri iletimi, 25 Ekim 2016, 17:48 ET'de başarıyla alındı.
Yeni Ufuklar'ın yakın uçuşunun ardından, bilim topluluğu, 9,1 metre çözünürlükte yüzey haritalaması yapmayı önerdi. Plüton'un küçük uydularının gözlemlerini yürütmek, Plüton'un dönme değişikliklerini izlemek, yüzey altı okyanusunun potansiyel varlığını araştırmak ve Plüton'un eksen eğikliği nedeniyle sürekli olarak karanlıkla örtülen bölgelerin topografik haritalamasını gerçekleştirmek. İkinci hedefe, cüce gezegenin kapsamlı bir topografik haritasını oluşturmak için lazer darbelerinin kullanılmasıyla ulaşılabilir.
Yeni Ufuklar'ın baş araştırmacısı Alan Stern, Plüton'un keşfinin yüzüncü yılına denk gelecek şekilde 2030 civarında fırlatılması öngörülen Cassini benzeri bir yörünge misyonu önerdi. Önerilen bu yörünge aracı, yörüngesini dinamik olarak ayarlamak için Charon'un yerçekimi etkisinden yararlanacak ve böylece Plüton sistemine vardığında bilimsel hedeflere ulaşılmasını kolaylaştıracak. Plüton ile ilgili tüm bilimsel araştırmaların tamamlanmasının ardından yörünge aracı, Kuiper Kuşağı Nesneleri (KBO'lar) hakkında daha ileri çalışmalar yürütmek üzere Plüton sisteminden ayrılmak için Charon'un yerçekimini kullanabilir. Ayrıca, NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) programı tarafından desteklenen kavramsal bir çalışma, Princeton alanında ters konfigürasyonlu reaktör tasarımına dayanan, füzyonla çalışan bir Plüton yörünge aracı ve iniş aracının ana hatlarını çiziyor.
Yeni Ufuklar misyonu, Plüton'un yaklaşık 30° Güney ekvator bölgelerine kadar uzanan kuzey yarımküresinin tamamını başarıyla görüntüledi. Tersine, daha yüksek güney enlemleri yalnızca Dünya'dan gözlemlendi ve bu da çok düşük çözünürlüklü veriler sağlıyor. 1996 yılında Hubble Uzay Teleskobu tarafından elde edilen görüntüler Plüton'un yüzeyinin %85'ini kapsıyordu ve yaklaşık 75° Güney'e kadar belirgin albedo özelliklerini açığa çıkarıyordu; bu da ılıman bölge makulalarının boyutunu belirlemeye yeterliydi. Sonraki Hubble görüntüleri, teleskobun aygıtlarındaki küçük iyileştirmelere atfedilebilen, çözünürlükte marjinal gelişmeler sergiledi. Yeni Ufuklar'ın Charon karşıtı yarımküreye en yakın yaklaşımı gerçekleştirmesi göz önüne alındığında, Plüton'un Charon alt yarıküresinin ekvatoral sektörü yalnızca düşük çözünürlükte yakalandı.
Daha yüksek güney enlemleri içindeki belirli albedo değişimleri, Charon'dan yansıyan ışık anlamına gelen Charon-parlaklığı fenomeni aracılığıyla Yeni Ufuklar tarafından tespit edilebildi. Güney kutup bölgesi, kuzeydeki muadiliyle karşılaştırıldığında daha koyu bir albedo sergiliyor gibi görünüyor; ancak güney yarımkürede belirgin bir yüksek albedo bölgesi mevcut, bu da potansiyel olarak lokalize bir nitrojen veya metan buzu birikintisine işaret ediyor.