Definição de planeta
Apesar da declaração da IAU, uma série de críticos continua a não estar convencida. A definição é vista por alguns como arbitrária e confusa. Alguns proponentes de Plutão como planeta, em particular Alan Stern, chefe da missão Novos Horizontes da NASA a Plutão, fizeram circular uma petição entre os astrónomos para alterar a definição. A alegação de Stern é que, uma vez que menos de 5% dos astrónomos votaram a favor, a decisão não foi representativa de toda a comunidade astronómica. Contudo, mesmo com esta controvérsia excluída, subsistem várias ambiguidades na definição.
Limpar o bairroEditar
Um dos principais pontos em questão é o significado preciso de “limpar a vizinhança em torno da sua órbita”. Alan Stern objecta que “é impossível e conseguido colocar uma linha divisória entre planetas anões e planetas”, e que uma vez que nem a Terra, Marte, Júpiter, nem Netuno limparam completamente as suas regiões de destroços, nenhum poderia ser considerado como planetas sob a definição da IAU.
Mike Brown conta estas afirmações, dizendo que, longe de não terem eliminado as suas órbitas, os planetas maiores controlam completamente as órbitas dos outros corpos dentro da sua zona orbital. Júpiter pode coexistir com um grande número de pequenos corpos na sua órbita (os asteróides de Tróia), mas estes corpos só existem na órbita de Júpiter porque estão na oscilação da enorme gravidade do planeta. Da mesma forma, Plutão pode atravessar a órbita de Netuno, mas há muito tempo que Plutão e os seus objectos da cintura de Kuiper, chamados plutinos, foram trancados numa ressonância de 3:2, ou seja, orbitam o Sol duas vezes para cada três órbitas de Netuno. As órbitas destes objectos são inteiramente ditadas pela gravidade de Netuno, e assim, Netuno é gravitacionalmente dominante.
Em Outubro de 2015, o astrónomo Jean-Luc Margot da Universidade da Califórnia Los Angeles propôs uma métrica para a limpeza da zona orbital derivada da possibilidade de um objecto limpar uma zona orbital de extensão 2√3 do seu raio de colina numa escala temporal específica. Esta métrica coloca uma linha divisória clara entre os planetas anões e os planetas do sistema solar. O cálculo é baseado na massa da estrela hospedeira, na massa do corpo e no período orbital do corpo. Um corpo de massa terrestre que orbita uma estrela de massa solar limpa a sua órbita a distâncias de até 400 unidades astronómicas da estrela. Um corpo de massa de Marte na órbita de Plutão limpa a sua órbita. Esta métrica, que deixa Plutão como planeta anão, aplica-se tanto ao Sistema Solar como aos sistemas extra-solares.
p>Alguns oponentes da definição afirmaram que “limpar a vizinhança” é um conceito ambíguo. Mark Sykes, director do Instituto de Ciências Planetárias em Tucson, Arizona, e organizador da petição, expressou esta opinião à National Public Radio. Ele acredita que a definição não categoriza um planeta por composição ou formação, mas, efectivamente, pela sua localização. Ele acredita que um objecto do tamanho de Marte ou maior para além da órbita de Plutão não seria considerado um planeta, porque acredita que não teria tempo para limpar a sua órbita.
Brown observa, contudo, que se o critério de “limpar a vizinhança” fosse abandonado, o número de planetas no Sistema Solar poderia aumentar de oito para mais de 50, com mais centenas potencialmente a serem descobertas.
Equilíbrio HidrostáticoEdit
A definição da IAU exige que os planetas sejam suficientemente grandes para que a sua própria gravidade os forme num estado de equilíbrio hidrostático; isto significa que atingirão uma forma redonda, elipsoidal. Até uma certa massa, um objecto pode ter uma forma irregular, mas para além desse ponto a gravidade começa a puxar um objecto para o seu próprio centro de massa até que o objecto colapsa num elipsóide. (Nenhum dos grandes objectos do Sistema Solar é verdadeiramente esférico. Muitos são elipsóides, e vários, tais como as luas maiores de Saturno e o planeta anão Haumea, foram ainda mais distorcidos em elipsóides por rotação rápida ou forças de maré, mas ainda em equilíbrio hidrostático.)
No entanto, não existe um ponto preciso em que se possa dizer que um objecto tenha atingido o equilíbrio hidrostático. Como Soter observou no seu artigo, “como devemos quantificar o grau de redondeza que distingue um planeta? Será que a gravidade domina tal corpo se a sua forma se desviar de um esferóide em 10% ou em 1%? A natureza não proporciona um fosso desocupado entre formas redondas e não redondas, pelo que qualquer limite seria uma escolha arbitrária”. Além disso, o ponto em que a massa de um objecto o comprime num elipsóide varia em função da composição química do objecto. Objectos feitos de gelo, tais como Enceladus e Miranda, assumem esse estado mais facilmente do que os feitos de rocha, tais como Vesta e Pallas. A energia calorífica, proveniente do colapso gravitacional, impactos, forças das marés, tais como ressonâncias orbitais, ou decaimento radioactivo, também factores para saber se um objecto será elipsoidal ou não; a lua gelada de Saturno Mimas é elipsoidal (embora já não esteja em equilíbrio hidrostático), mas o Proteus lunar maior de Netuno, que é composto de forma semelhante mas mais frio devido à sua maior distância do Sol, é irregular. Além disso, o Iapetus muito maior é elipsoidal mas não tem as dimensões esperadas para a sua velocidade de rotação actual, indicando que já esteve em equilíbrio hidrostático mas já não está, e o mesmo se aplica à Lua da Terra.
Planetas duplos e luasEditar
A definição exclui especificamente os satélites da categoria de planeta anão, embora não defina directamente o termo “satélite”. No projecto original da proposta, foi feita uma excepção para Plutão e o seu maior satélite, Charon, que possuem um baricentro fora do volume de qualquer um dos corpos. A proposta inicial classificava Plutão-Charonte como um planeta duplo, com os dois objectos em órbita do Sol em tandem. No entanto, o projecto final deixou claro que, embora sejam semelhantes em tamanho relativo, apenas Plutão seria actualmente classificado como um planeta anão.
No entanto, alguns têm sugerido que a Lua merece ser chamada de planeta. Em 1975, Isaac Asimov observou que o timing da órbita da Lua está em paralelo com a própria órbita da Terra em torno do Sol, parecendo-se com o eclíptico, a Lua nunca se volta a si própria, e no fundo orbita o Sol por si própria.
Tantas luas, mesmo aquelas que não orbitam directamente o Sol, apresentam frequentemente características em comum com os verdadeiros planetas. Existem 19 luas no Sistema Solar que alcançaram o equilíbrio hidrostático e seriam consideradas planetas se apenas os parâmetros físicos fossem considerados. Tanto a lua de Júpiter Ganímedes como a de Saturno Titã são maiores que Mercúrio, e Titã tem mesmo uma atmosfera substancial, mais espessa que a da Terra. Luas como Io e Tritão demonstram uma actividade geológica óbvia e contínua, e Ganímedes tem um campo magnético. Tal como as estrelas em órbita em torno de outras estrelas ainda são referidas como estrelas, alguns astrónomos argumentam que os objectos em órbita em torno de planetas que partilham todas as suas características também poderiam ser chamados de planetas. De facto, Mike Brown faz precisamente essa afirmação na sua dissecação da questão, dizendo:
É difícil fazer um argumento consistente de que uma bola de gelo de 400 km deve contar como um planeta porque pode ter uma geologia interessante, enquanto um satélite de 5000 km com uma atmosfera maciça, lagos de metano, e tempestades dramáticas não deve ser colocado na mesma categoria, seja lá como lhe chamam.
No entanto, ele continua a dizer que, “Para a maioria das pessoas, considerar os satélites redondos (incluindo a nossa Lua) ‘planetas’ viola a ideia do que é um planeta.”
Alan Stern argumentou que a localização não deveria importar e que apenas os atributos geofísicos deveriam ser tidos em conta na definição de um planeta, e propõe o termo planeta satélite para luas de massa planetária.
Planetas extrassolares e anões castanhosEdit
A descoberta desde 1992 de planetas extrassolares, ou objectos do tamanho de um planeta em torno de outras estrelas (4.687 planetas deste tipo em 3.463 sistemas planetários, incluindo 770 sistemas planetários múltiplos a partir de 1 de Março de 2021), alargou o debate sobre a natureza do planeta de formas inesperadas. Muitos destes planetas são de tamanho considerável, aproximando-se da massa de pequenas estrelas, enquanto muitas anãs castanhas recentemente descobertas são, pelo contrário, suficientemente pequenas para serem consideradas planetas. A diferença material entre uma estrela de baixa massa e um grande gigante de gás não é clara; para além do tamanho e temperatura relativa, há pouco para separar um gigante de gás como Júpiter da sua estrela hospedeira. Ambos têm composições gerais semelhantes: hidrogénio e hélio, com níveis vestigiais de elementos mais pesados nas suas atmosferas. A diferença geralmente aceite é a da formação; diz-se que as estrelas se formaram de cima para baixo, a partir dos gases de uma nebulosa, à medida que sofreram um colapso gravitacional, e assim seriam compostas quase inteiramente de hidrogénio e hélio, enquanto que os planetas se teriam formado de baixo para cima, a partir do acúmulo de poeira e gás em órbita à volta da estrela jovem, e assim deveriam ter núcleos de silicatos ou gelos. Ainda não se sabe se os gigantes do gás possuem tais núcleos, embora a missão de Juno a Júpiter pudesse resolver a questão. Se é de facto possível que um gigante de gás se possa formar como uma estrela, então levanta-se a questão de saber se tal objecto deve ser considerado uma estrela de baixa massa em órbita em vez de um planeta.
Tradicionalmente, a característica que define a estrela tem sido a capacidade de um objecto fundir hidrogénio no seu núcleo. No entanto, estrelas como as anãs castanhas sempre desafiaram essa distinção. Demasiado pequenas para iniciar uma fusão sustentada de hidrogénio-1, foi-lhes concedido o estatuto de estrelas quanto à sua capacidade de fundir deutério de fusão. Contudo, devido à relativa raridade desse isótopo, este processo dura apenas uma pequena fracção da vida útil da estrela, e por isso a maioria das anãs castanhas teriam cessado a fusão muito antes da sua descoberta. As estrelas binárias e outras formações de estrelas múltiplas são comuns, e muitas anãs castanhas orbitam outras estrelas. Por conseguinte, como não produzem energia através da fusão, poderiam ser descritas como planetas. De facto, o astrónomo Adam Burrows da Universidade do Arizona afirma que “do ponto de vista teórico, por mais diferentes que sejam os seus modos de formação, os planetas gigantes extra-solares e as anãs castanhas são essencialmente os mesmos”. Burrows afirma também que restos tão estelares como anãs brancas não devem ser considerados estrelas, uma postura que significaria que uma anã branca em órbita, como Sirius B, poderia ser considerada um planeta. Contudo, a convenção actual entre os astrónomos é que qualquer objecto suficientemente maciço para ter possuído a capacidade de sustentar a fusão atómica durante a sua vida e que não seja um buraco negro deve ser considerado uma estrela.
A confusão não acaba com as anãs castanhas. Maria Rosa Zapatario-Osorio et al. descobriram muitos objectos em grupos de jovens estrelas de massa inferior à necessária para sustentar a fusão de qualquer tipo (actualmente calculada em cerca de 13 massas de Júpiter). Estes têm sido descritos como “planetas flutuantes livres” porque as teorias actuais sobre a formação do Sistema Solar sugerem que os planetas podem ser ejectados dos seus sistemas estelares por completo se as suas órbitas se tornarem instáveis. Contudo, é também possível que estes “planetas flutuantes livres” possam ter-se formado da mesma forma que as estrelas.
Em 2003, um grupo de trabalho da IAU divulgou uma declaração de posição para estabelecer uma definição de trabalho sobre o que constitui um planeta extra-solar e o que constitui uma anã castanha. Até à data, esta continua a ser a única orientação oferecida pela IAU sobre esta questão. O comité de definição de planeta de 2006 não tentou desafiá-lo, nem incorporá-lo na sua definição, alegando que a questão da definição de um planeta já era difícil de resolver sem considerar também os planetas extra-solares. Esta definição funcional foi alterada pela Comissão F2 da IAU: Exoplanetas e o Sistema Solar, em Agosto de 2018. A definição oficial de trabalho de um exoplaneta é agora a seguinte:
- Objectos com massas verdadeiras abaixo da massa limite para a fusão termonuclear de deutério (actualmente calculada em 13 massas de Júpiter para objectos de metalicidade solar) que orbitam estrelas, anões castanhos ou restos estelares e que têm uma relação de massa com o objecto central abaixo da instabilidade L4/L5 (M/Mcentral < 2/(25+√621) são “planetas” (não importa como se formaram).
- A massa/tamanho mínimo necessário para que um objecto extra-solar seja considerado um planeta deve ser o mesmo que o utilizado no nosso Sistema Solar.
A IAU observou que esta definição poderia evoluir à medida que o conhecimento melhorasse.
Esta definição faz da localização, em vez da formação ou composição, a característica determinante para a planetariedade. Um objecto de flutuação livre com uma massa inferior a 13 massas de Júpiter é uma “anã sub-marrom”, enquanto que tal objecto em órbita em torno de uma estrela de fusão é um planeta, mesmo que, em todos os outros aspectos, os dois objectos possam ser idênticos. Além disso, em 2010, um artigo publicado por Burrows, David S. Spiegel e John A. Milsom pôs em causa o critério das 13 massas de Júpiter, mostrando que uma anã castanha de três vezes a metalicidade solar poderia fundir deutério a 11 massas de Júpiter.
Ainda, o corte de 13 massas de Júpiter não tem um significado físico preciso. A fusão de deutério pode ocorrer em alguns objectos com massa abaixo desse corte. A quantidade de deutério fundido depende, em certa medida, da composição do objecto. A partir de 2011, a Enciclopédia dos Planetas Extrasolares incluiu objectos até 25 massas de Júpiter, dizendo: “O facto de não haver uma característica especial em torno de 13 MJup no espectro de massa observado reforça a escolha de esquecer este limite de massa”. A partir de 2016, este limite foi aumentado para 60 massas de Júpiter, com base num estudo das relações massa-densidade. O Exoplanet Data Explorer inclui objectos até 24 massas de Júpiter com o aconselhamento: “A distinção de 13 massas de Júpiter pelo Grupo de Trabalho da IAU é fisicamente desmotivada para planetas com núcleos rochosos, e observationally problemática devido à ambiguidade do pecado i”. O Arquivo Exoplanet da NASA inclui objectos com uma massa (ou massa mínima) igual ou inferior a 30 massas de Júpiter.
Outro critério para separar planetas e anões castanhos, em vez de queimar deutério, processo de formação ou localização, é se a pressão do núcleo é dominada pela pressão coulomb ou pela pressão de degenerescência dos electrões.
Um estudo sugere que objectos acima de 10 MJup formados através de instabilidade gravitacional e não de acreção do núcleo e, portanto, não devem ser pensados como planetas.
Objectos estelares de massa planetáriaEditar
A ambiguidade inerente à definição da IAU foi realçada em Dezembro de 2005, quando o Telescópio Espacial Spitzer observou Cha 110913-773444 (acima), apenas oito vezes a massa de Júpiter com o que parece ser o início do seu próprio sistema planetário. Se este objecto fosse encontrado em órbita em torno de outra estrela, teria sido denominado planeta.
Em Setembro de 2006, o Telescópio Espacial Hubble imitou CHXR 73 b (esquerda), um objecto orbitando uma jovem estrela companheira a uma distância de cerca de 200 AU. A 12 massas Jovianas, CHXR 73 b está mesmo abaixo do limiar de fusão de deutério, e portanto tecnicamente um planeta; contudo, a sua vasta distância da sua estrela mãe sugere que não poderia ter-se formado dentro do pequeno disco protoplanetário da estrela, e portanto deve ter-se formado, como as estrelas, a partir do colapso gravitacional.
Em 2012, Philippe Delorme, do Instituto de Planetologia e Astrofísica de Grenoble em França, anunciou a descoberta de CFBDSIR 2149-0403; um objecto de massa de 4-7 Júpiter em movimento independente que provavelmente faz parte do grupo em movimento AB Doradus, a menos de 100 anos-luz da Terra. Embora partilhe o seu espectro com uma anã castanha de classe espectral T, Delorme especula que pode ser um planeta.
Em Outubro de 2013, astrónomos liderados pelo Dr. Michael Liu da Universidade do Havai descobriram PSO J318.5-22, uma anã solitária de L flutuante livre estimada em possuir apenas 6.5 vezes a massa de Júpiter, tornando-a a anã sub-massa menos maciça ainda descoberta.
Em 2019, os astrónomos do Observatório Calar Alto em Espanha identificaram GJ3512b, um gigante gasoso cerca de metade da massa de Júpiter orbitando em torno da estrela anã vermelha GJ3512 em 204 dias. Um gigante gasoso tão grande em torno de uma estrela tão pequena numa órbita tão ampla é altamente improvável que se tenha formado por acreção, e é mais provável que se tenha formado por fragmentação do disco, semelhante a uma estrela.
SemânticaEditar
Finalmente, de um ponto de vista puramente linguístico, existe a dicotomia que a IAU criou entre ‘planeta’ e ‘planeta anão’. O termo “planeta anão” contém indiscutivelmente duas palavras, um substantivo (planeta) e um adjectivo (anão). Assim, o termo poderia sugerir que um planeta anão é um tipo de planeta, ainda que a IAU defina explicitamente um planeta anão como não sendo assim. Por esta formulação, portanto, “planeta anão” e “planeta menor” são melhores considerados substantivos compostos. Benjamin Zimmer de Language Log resumiu a confusão: “O facto de que a IAU gostaria que pensássemos nos planetas anões como distintos dos planetas ‘reais’, coloca o item léxico ‘planeta anão’ com odores tais como ‘coelho galês’ (não realmente um coelho) e ‘ostras das Montanhas Rochosas’ (não realmente ostras)”. Como Dava Sobel, a historiadora e escritora científica popular que participou na decisão inicial da IAU em Outubro de 2006, observou numa entrevista à Rádio Pública Nacional, “Um planeta anão não é um planeta, e em astronomia, há estrelas anãs, que são estrelas, e galáxias anãs, que são galáxias, por isso é um termo que ninguém pode amar, planeta anão”. Mike Brown observou numa entrevista com o Smithsonian que “a maioria das pessoas no campo dinâmico não queria realmente a palavra ‘planeta anão’, mas isso foi forçado pelo campo pró-Plutão. Assim, fica com esta ridícula bagagem de planetas anões não serem planetas”
p>Conversamente, o astrónomo Robert Cumming do Observatório de Estocolmo observa que, “O nome ‘planeta menor’ foi mais ou menos sinónimo de ‘asteróide’ durante muito tempo. Assim, parece-me bastante insano queixar-se de qualquer ambiguidade ou risco de confusão com a introdução do ‘planeta anão'”