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Isso é tudo o que está errado com nossa definição de 'planeta'

Quando colocamos os objetos conhecidos no Sistema Solar em ordem, destacam-se quatro mundos internos rochosos e quatro mundos externos gigantes. No entanto, é 2019, e os astrônomos (e cientistas planetários) estão mais divididos do que nunca sobre a definição de planeta. (NASA É O LUGAR ESPACIAL)

Não só os astrônomos e os cientistas planetários não podem concordar, mas a IAU piorou a situação para todos.

Se você estava vivo em 2006, provavelmente se lembra de um evento importante na astronomia: a União Astronômica Internacional (IAU) assumiu a responsabilidade de redefinir o que significava ser um planeta. Enquanto oito dos nove planetas clássicos do nosso Sistema Solar ainda estavam dentro, de Mercúrio a Netuno, o menor e mais distante deles – Plutão – estava fora. Seu rebaixamento ao status de 'planeta anão' foi recebido com consternação mundial, para grande desgosto dos plutófilos em todos os lugares.

O que a maioria das pessoas não percebe é que até esta resolução ser feita 13 anos atrás, não havia uma definição universalmente aceita de um planeta. Dentro uma perspectiva interessante sobre a Scientific American , Chris Impey discute a história de como essa decisão fatídica foi tomada na época. Mas, de muitas maneiras, a definição criou mais problemas do que resolveu. Aqui está a história por trás do que realmente significa ser um planeta.

A maior galáxia do Grupo Local, Andrômeda, parece pequena e insignificante perto da Via Láctea, mas isso se deve à sua distância: cerca de 2,5 milhões de anos-luz. A Lua, as estrelas e planetas, a Via Láctea e várias nebulosas são claramente identificáveis ​​no céu noturno da Terra. (SCIENCETV NO YOUTUBE / SCREENSHOT)

Quando você olha para os pontos de luz no céu noturno, é muito fácil ver que existem várias classes de objetos por aí. Há a Lua, claramente única entre os objetos astronômicos. Existem as nebulosas: objetos tênues e extensos que parecem nuvens, só que nunca se movem ou mudam de aparência. Há a Via Láctea, uma enorme silhueta de faixas claras e escuras que se estendem por todo o céu. E, ocasionalmente, há cometas e outras visões transitórias que vêm e vão em ordem relativamente curta.

Mas o mais onipresente de todos são os pontos de luz que pontilham o céu noturno: estrelas e planetas. Reconhecidas como diferentes umas das outras há milhares de anos, as estrelas piscam e permanecem na mesma posição relativa noite após noite, enquanto os planetas não piscam e vagam pelo céu noite a noite. Esse comportamento errante – πλανήτης em grego – é a origem do termo ‘planeta’.

Um dos grandes quebra-cabeças dos anos 1500 era como os planetas se moviam de maneira aparentemente retrógrada. Isso pode ser explicado através do modelo geocêntrico de Ptolomeu (L), ou heliocêntrico de Copérnico (R). No entanto, obter os detalhes com precisão arbitrária era algo que exigiria avanços teóricos em nossa compreensão das regras subjacentes aos fenômenos observados, o que levou às leis de Kepler e, eventualmente, à teoria da gravitação universal de Newton. (ETHAN SIEGEL / ALÉM DA GALÁXIA)

Por gerações, não havia necessidade de codificar mais nada. Havia apenas um punhado de planetas: Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno. Mesmo depois que Copérnico, Kepler e Galileu apareceram, demonstrando a validade do heliocentrismo, as fases de Vênus e as luas de Júpiter, isso só serviu para demonstrar que a Terra não era mais significativa - pelo menos em termos astronômicos - do que qualquer um dos outros planetas.

A ciência da astronomia continuou a se desenvolver, com telescópios maiores e mais avançados, a aplicação da fotografia e, eventualmente, o surgimento de modernos sistemas de computador, CCDs e óptica adaptativa, todos aumentando nosso conhecimento e o que éramos capazes de observar. A descoberta de Urano trouxe consigo um 7º planeta. Temporariamente, Ceres tornou-se o 8º, embora um dilúvio de pequenos objetos entre Marte e Júpiter tenha levado ao reconhecimento geral de que esses objetos eram uma nova classe em si: os asteroides. Netuno tornou-se o 8º planeta permanente, seguido por Plutão no século 20 tornando-se o 9º.

Imagens originais de Clyde Tombaugh identificando Plutão em 1930. O pequeno e fraco ponto move-se muito ligeiramente em relação às estrelas de fundo, mas o suficiente para que possamos reconstruir sua órbita com sucesso. (ARQUIVOS DO OBSERVATÓRIO LOWELL)

Por quase todo o século 20, essa foi a história do nosso Sistema Solar. Tínhamos nove planetas, sendo Plutão o mais atípico: menor, mais distante e muito diferente do resto. Com os avanços astronômicos, porém, a necessidade de revisar como pensávamos sobre as coisas se tornaria uma inevitabilidade. Algumas das perguntas não respondidas sobre o Universo de 30 anos atrás teriam que apontar o caminho para um esquema de classificação superior. Considere os seguintes mistérios:

1. As estrelas além do Sol têm mundos que as orbitam e também deveriam ser consideradas planetas?
2. Se nosso Sistema Solar anteriormente tinha planetas que orbitavam o Sol, mas foram ejetados por interações gravitacionais, esses mundos órfãos deveriam ser considerados planetas?
3. Havia objetos adicionais lá fora em nosso próprio Sistema Solar além de Netuno, e Plutão era típico deles?

Avanço rápido de 1989 a 2019, e a maioria dessas perguntas – junto com muitas outras que poderíamos ter feito – agora tem respostas científicas definitivas.

A órbita de 2015 RR245, comparada com os gigantes gasosos e os outros objetos conhecidos do Cinturão de Kuiper. Observe a relativa insignificância de Plutão em comparação com os 8 principais planetas do Sistema Solar, bem como sua insignificância em comparação com os outros objetos do Cinturão de Kuiper. (ALEX PARKER E EQUIPE OSSOS)

Pesquisamos grandes áreas do Sistema Solar externo, onde descobrimos centenas e centenas de objetos transnetunianos por aí. Eles têm cores diferentes umas das outras (com algumas mais vermelhas e outras mais azuis), uma grande variedade de propriedades orbitais e parecem se agrupar em uma configuração semelhante a um disco: o cinturão de Kuiper.

Muitos dos maiores objetos são maciços o suficiente para entrar em equilíbrio hidrostático: a forma esferoidal que um corpo maciço assume devido à sua massa, momento angular e presença de quaisquer satélites. Um deles - agora conhecido como Eris - é ainda mais massivo que Plutão, enquanto um antigo objeto do cinturão de Kuiper, Tritão, é mais massivo e maior que Plutão, mas foi capturado por Netuno nos tempos pré-cambrianos.

As grandes luas do sistema solar em comparação com a Terra em tamanho. Marte tem aproximadamente o mesmo tamanho de Ganimedes de Júpiter. Observe que praticamente todos esses mundos se tornariam planetas apenas sob a definição geofísica, mas apenas a lua da Terra é comparável em tamanho ao seu planeta-mãe; as grandes luas dos gigantes gasosos empalidecem em comparação. (NASA, VIA WIKIMEDIA COMMONS USER BRICKTOP; EDITADO POR WIKIMEDIA COMMONS USERS DEUAR, KFP, TOTOBAGGINS)

Enquanto isso, nossa compreensão da formação dos planetas avançou tremendamente. Conseguimos visualizar diretamente sistemas solares recém-formados, descobrindo discos protoplanetários completos com lacunas, pontos quentes e outras evidências de planetas em processo de formação. Ao mesmo tempo, nosso poder de simulação aumentou de acordo, permitindo-nos entender a presença de linhas de fuligem, linhas de geada e como planetas e luas se formam.

Os núcleos dos planetas se formam primeiro, seguidos pelo material das porções externas dos primeiros sistemas solares caindo nesses núcleos, criando os mantos dos planetas. Finalmente, se um protoplaneta tiver as propriedades certas, ele pode manter uma atmosfera volátil composta principalmente de hidrogênio e hélio, levando à formação de um mundo gigante gasoso. Os primeiros planetas se fundem, migram ou interagem gravitacionalmente. Quando olhamos para um sistema solar hoje, tudo o que vemos são os sobreviventes.

Hoje, sabemos de mais de 4.000 exoplanetas confirmados, com mais de 2.500 dos encontrados nos dados do Kepler. Esses planetas variam em tamanho, desde maiores que Júpiter até menores que a Terra. No entanto, devido às limitações do tamanho do Kepler e da duração da missão, a maioria dos planetas são muito quentes e próximos de sua estrela, com pequenas separações angulares. O TESS tem o mesmo problema com os primeiros planetas que está descobrindo: eles são preferencialmente quentes e em órbitas próximas. Somente através de observações dedicadas e de longo período (ou imagens diretas) seremos capazes de detectar planetas com órbitas de período mais longo (ou seja, de vários anos). (NASA/AMES RESEARCH CENTER/JESSIE DOTSON E WENDY STENZEL; MUNDOS SEM TERRA POR E. SIEGEL)

Além disso, nossa compreensão dos sistemas exoplanetários literalmente explodiu. Já identificamos e confirmamos milhares de mundos ao redor de outras estrelas além do Sol, devido a uma variedade de técnicas, mas mais prolificamente à missão Kepler e seu trabalho em planetas em trânsito.

Hoje, podemos olhar para esse enorme conjunto de dados e reconhecer que, de todos os mundos que descobrimos, a grande maioria deles também é o mais fácil de descobrir: planetas em órbita próxima, principalmente em torno de estrelas de baixa massa. Mesmo com isso, entendemos que existem quatro categorias de planetas:

• os mundos de baixa massa que não têm atmosferas ou atmosferas finas, incluindo mundos semelhantes à Terra,
• os mundos de massa intermediária que podem manter atmosferas mais espessas, desde super-Terras até mundos semelhantes a Saturno,
• os mundos de alta massa que começam a experimentar autocompressão gravitacional, incluindo mundos semelhantes a Júpiter,
• e os mundos que podem começar a fundir isótopos pesados ​​de hidrogênio em seu núcleo: anãs marrons, que também são conhecidas como estrelas fracassadas pelos astrônomos.

O esquema de classificação dos planetas como rochosos, semelhantes a Netuno, semelhantes a Júpiter ou semelhantes a estrelas. A fronteira entre os semelhantes à Terra e os semelhantes a Netuno é obscura, mas imagens diretas de mundos candidatos à super-Terra devem nos permitir determinar se há um envelope de gás ao redor de cada planeta em questão ou não. Observe que existem quatro classificações principais de 'mundo' aqui, e que o corte para o equilíbrio hidrostático depende da massa, mas apenas cerca de alguns por cento do tamanho físico do planeta Terra. (CHEN E KIPPING, 2016, VIA ARXIV.ORG/PDF/1603.08614V2.PDF )

Armados com todo esse conhecimento, o que devemos fazer? Onde devemos traçar a linha entre planeta e não-planeta?

É uma pergunta complicada sem resposta fácil.

Alguns afirmam que qualquer objeto massivo o suficiente para entrar em equilíbrio hidrostático deveria ser um planeta. Embora esta seja uma posição comum entre os cientistas planetários, seria adicionar 107 planetas adicionais ao nosso Sistema Solar , incluindo 19 luas e 87 objetos transnetunianos.

Alguns afirmam que qualquer objeto que se formou de forma semelhante aos nossos oito planetas deve permanecer um planeta, independentemente de sua localização atual. Mas orbitar uma estrela é um critério significativo e importante, assim como (potencialmente) orbitar com um certo conjunto de parâmetros físicos. Os cientistas não são unificados.

Sob um corte de tamanho de 10.000 quilômetros, existem dois planetas, 18 ou 19 luas, 1 ou 2 asteróides e 87 objetos transnetunianos, a maioria dos quais ainda não tem nomes. Todos são mostrados em escala, tendo em mente que para a maioria dos objetos transnetunianos, seus tamanhos são apenas aproximadamente conhecidos. Plutão, até onde sabemos, seria o décimo maior desses mundos. (MONTAGEM DE EMILY LAKDAWALLA. DADOS DA NASA/JPL, JHUAPL/SWRI, SSI E UCLA/MPS/DLR/IDA, PROCESSADOS POR GORDAN UGARKOVIC, TED STRYK, BJORN JONSSON, ROMAN TKACHENKO E EMILY LAKDAWALLA)

O que a IAU decidiu em 2006, no entanto, pode oferecer o pior de todos os mundos. A resolução que eles adotaram afirmava que se um corpo atendesse aos três critérios a seguir, era um planeta.

1. Ele precisa estar em equilíbrio hidrostático, ou ter gravidade suficiente para puxá-lo para uma forma elipsoidal.
2. Ele precisa orbitar o Sol e não qualquer outro corpo.
3. E precisa limpar sua órbita de quaisquer planetesimais ou competidores planetários.

Em outras palavras, somente o Sol pode ter planetas; exoplanetas seriam excluídos. Limpar sua órbita é ambíguo e extraordinariamente difícil de avaliar até mesmo para o nosso próprio Sistema Solar. Mas há uma definição que faria sentido, baseada apenas em parâmetros mensuráveis ​​astronomicamente.

A linha científica entre o status planetário (acima) e não planetário (abaixo), para três definições potenciais de um fenômeno de limpeza de órbita e uma estrela igual à massa do nosso Sol. Essa definição pode ser estendida a todos os sistemas exoplanetários que podemos imaginar para determinar se um corpo candidato atende aos critérios, como os definimos, para ser classificado como um planeta verdadeiro ou não. (MARGOT (2015), VIA ARXIV.ORG/ABS/1507.06300 )

Claro, puxar-se para o equilíbrio hidrostático é algo que a maioria dos cientistas concorda que é necessário para obter o status planetário, mas dificilmente é suficiente . Os cientistas planetários podem se contentar em observar as propriedades geofísicas de um mundo para determinar seu status planetário, mas os astrônomos exigem mais. UMA estudo relativamente recente de Jean-Luc Margot apresentar uma definição de que qualquer objeto deve ser considerado um planeta se atender aos seguintes requisitos.

• Eles orbitam sua estrela-mãe.
• Eles dominam suas órbitas em termos de massa e distância orbital.
• Eles limpariam quaisquer detritos em sua órbita em menos de 10 bilhões de anos.
• E suas órbitas, excluindo quaisquer influências externas, serão estáveis ​​enquanto sua estrela existir.

Para o nosso Sistema Solar, isso renderia 8 planetas, não dependeria de propriedades não observáveis ​​e poderia ser facilmente estendido a sistemas exoplanetários.

A atmosfera de Plutão, como fotografada pela New Horizons quando voou para a sombra do eclipse do mundo distante. As névoas atmosféricas são claramente visíveis, e essas nuvens levam à neve periódica neste mundo exterior e frio. A atmosfera de Plutão muda à medida que se move do periélio para o afélio e pode continuar a ser monitorada por meio de ocultações periódicas. Pode ser um mundo geologicamente tão interessante quanto Marte . (NASA / JHUAPL / NOVOS HORIZONTES / LORRI)

Há muitas pessoas que adorariam ver Plutão recuperar seu status planetário, e há uma parte de mim que cresceu com Plutão planetário que é extraordinariamente simpática a essa perspectiva. Mas incluir Plutão como um planeta necessariamente resulta em um Sistema Solar com muito mais de nove planetas. Plutão é apenas o 8º maior não-planeta em nosso Sistema Solar, e é claramente um membro maior que a média, mas típico do cinturão de Kuiper. Nunca mais será o 9º planeta.

Mas isso não é necessariamente uma coisa ruim. Podemos estar caminhando para um mundo onde astrônomos e cientistas planetários trabalham com definições muito diferentes do que atinge a planetidade, mas todos estudamos os mesmos objetos no mesmo Universo. O que quer que chamemos de objetos – como escolhemos classificá-los – não os torna menos interessantes ou dignos de estudo. O cosmos simplesmente existe como é. Cabe ao próprio esforço humano da ciência dar sentido a tudo isso.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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