Cüce gezegen

Bir cüce gezegen, gezegen boyutunda olan (gezegen boyutlu nesne), ancak ne gezegen ne de doğal bir uydu olan bir gök cismidir.
Daha açıkça, Uluslararası Astronomi Birliği (IAU) cüce gezegeni Güneş yörüngesinde olan ve kütle çekimi tarafından kontrol edilebilecek kadar yeterli kütleye sahip olan, ancak bir gezegenin aksine diğer gök cisimlerinin yörüngesinde bulunmayan gök cismi olarak tanımlar.
Cüce gezegen terimi 2006’da Güneş etrafında dönen cisimlere özgü bir kategoriye göre adlandırılmıştır.
Cüce gezegen terimi 2006’da, trans-Neptün nesnelerin keşifindeki artışla (neptünden olan uzaklıklara Güneş'ten daha fazla olan) birliklte ve hatta daha kütleli obejlerin, Eris keşfiyle Güneş etrafında dönen cisimlere özel üç çeşitli bir kategorileme sistemine göre kabul edilmiştir.
Bu sınıflandırmanın belirttiğine göre komşu gezegenlerinin yörüngelerinde hareket edebilecek kadar büyük kütleye sahip cisimler gezegen olarak adlandırılırken, kendi kütle çekimleri etrafında dönemeyecek kütleli cisimler, Güneş Sistemi’nin küçük cisimleri olarak adlandırılır. Cüce gezegenler bunların arasındadır. Cüce gezegenlerin, gezegen kadrosundaki cisimlerin dışında tutulması, IAU tarafından hem övgü almış hem de eleştirilmiş, Eris cüce gezegenini keşfeden astronot Mike Brown tarafından "bu alınancak doğru karardır" cümlesi söylenmiştir. Ancak cüce gezegen kelimesini bulan Alan Stern, bunu reddetmiştir (1990).
Güneş Sistemi’nde yüzlerce ve binlerce cüce gezegen olduğu tahmin edilmektedir. IAU günümüzde bunlardan beş tanesini bilmektedir; Ceres, Plüton, Haumea, Makemake ve Eris. Brown, bunun resmî olarak tanınmasını şöyle eleştirdi: ”Mantıklı bir insan bunun anlamının Güneş Sistemi’nde bilinen beş tane IAU tanımına uyan cüce gezegen bulunduğunu düşünebilir, ancak mantıklı insan doğruya yakın olmaya çok uzak olabilir.”
Diğer yüzlerce bilinen gök cisimlerinin cüce gezegen olduğu şüphelidir. 200‘e kadar sayıda olma ihtimali olan cüce gezegenler, Kuiper Kuşağı (Kuiper Belt) olarak bilinen tüm bölgenin keşfedilmesiyle bulunabilir ve Kuiper Kuşağı'nın dışına saçılan cisimler de göz önüne alındığında bu sayı 10.000’e kadar çıkabilir.
Bireysel astronotlarımız bunların birkaçından haberdardır ve 2011 Ağustos’unda Mike Brown’un yayınladığı listede 390 aday cisimler, neredeyse kesin, olası cüce gezegenler bulunmaktadır. Brown günümüzde 11 bilinen, beşi kabul edilen cüce gezegen tanımlamıştır ve ek olarak OR, Quaoar, Sedna, Orcus, 2002 MS, Salacia ve daha bir düzine olası cüce gezegen daha. Stern’un belirttiğine göre bir düzineden daha fazla bilinen cüce gezegen vardır. Ancak bu cisimlerden yalnızca iki tanesi, Ceres ve Plüton, gerçekten IAU tanımına gerçekten uyduğuna karar verecek kadar iyi gözlemlenmiştir.
IAU, Eris’i Plüton’dan daha kütleli olduğu için cüce gezegen olarak kabul etmiştir. Mutlak değeri +1’den parlak isimlendirilmemiş trans-Neptün nesnelerin, cüce gezegen olma ihtimali düşünülerek adlandırılması gerektiği büyük ölçüde kabul edilmiştir. O zamanda bu tarz bilinen sadece iki nesne, Makemake ve Haumea bu isimlendirme prosedüründen geçmiş ve cüce gezegen olarak adlandırılmalarına karar verilmiştir. Cisimlerin cüce gezegen özellikleriyle diğer gezegen sistemlerine göre adlandırıldıkları gözlenmemiştir. 22 Ocak 2014'te, ESA bilim insanları ilk resmi zaman olarak, Ceres (en büyük nesne ve asteroid kuşağındaki tek cüce gezegen) de su buharı saptandığını rapor etmiştir. Saptama, uzak kızılötesi özellikleri olan Herschel Space Observatory kullanılarak tespit edilmiştir. Buluntular beklenmdikti, çünkü kuyruklu yıldızlar, asteroid değil, jet filizleri olarak düşünülmüştü. Bilim insanlarından birine göre ”kuyruklu yıldızlar ve asteroidler arasındaki çizgiler gittikçe daha ve daha bulanıklaşıyor.”

İsim

Cüce gezegen terimi bir şekilde kendiliğinden tartışmalıdır çünkü bu cisimler cüce yıldızların yıldız olmaları kadar gezegendir. Bu Güneş sisteminin konseptidir. Bu tanım ayrıca gök bilimciler tarafından da kullanılır ve IAU tanımına uyar. Brown şunu vurgular, gezegenimsi bu tarz cisimler için yıllarca kullanılan oldukça güzel bir kelimedir. Hatta 5A tasarısı bu medyan cisimlere gezegenimsi demiş, ancak genel kurulda kapalı oylama ile boyle olmaması kararı alınmıştır. İkinci tasarı, 5B, cüce gezegenleri altgezegen olarak tanımlamıştır, Stern’in de en başta niyetlendiği gibi diğer sekiz klâsik gezegenden farklı olarak.Bu anlaşma altında, reddedilmiş teklifteki on iki gezegen sekiz klâsik gezegen ve dört cüce gezegen olmuştur. Ancak, 5B tasarısı da tıpkı 5A ya olduğu gibi yenilgiye uğramıştır. Çünkü cüce gezegenin 5B tasarısının başarısızlığı sebebiyle gezegen olmayışı anlamlı kararsızlığı, nanogezgen ve alt gezegen gibi alternatif terimlerin tartışılmasına sebep oldu, ancak CSBN de değiştirmek için hiçbir uzlaşma yoktu.
2006'nın IAU tasarısı 6a’ya göre Plüton, yeni kategori trans-Neptün cisimlerin prototipidir. Bu kategorinin kesin doğası ve ismi netleştirilmemişti ama IAU için daha sonra yayınlaması için bırakılmıştı; tartışmada tasarının taraftarı olan grup, kategori üyeleri değişiklik göstererek plutonlar ve plutomsu nesnelere yöneldi, ancak isim daha ileri gitmedi bunun sebebi belki de yer bilimcilerin onların plütonu ile karışacağını düşünmelerinden kaynaklanan itirazlarıydı. 11 Haziran 2008’de IAU yönetici komitesi plütoid adını ortaya çıkardı ve onları bütün trans-neptün cüce gezegenler olarak tanımladı. Ayrıca iletişim eksikliğine dair bir e-postanın bir parçası, WG-PSN (gezegen sistemleri cisimleri isimlendirme çalışma grubu) plütoid ismininin seçiminde rol almadı. Hatta WG-PSN tarafından yapılmış bir oylamada bu spesifik terimin kullanılması reddedildi ve gök bilimciler arasında yaygın bir kelime olmadı.

Yörüngesel baskınlık

Alan Stern ve Harold F.Levison yörüngedeki sapmada karşılaşılan sonucu ifade ederek bir parametre tanıttı Λ (lambda). Stern’ün modelinde buparametrenin değeri kütlenin karesiyle doğru orantılı olup periyot ile ters orantılıdır. Bu değer bir cismin komşu yörüngesinde dolanabilme kapasitesini saptamada kullanılabilir, Λ > 1 olması eninde sonunda dolanabilir olması anlamına gelir. Λnın beşli sıralamasındaki boşluk, en küçük karasal gezegen ile en büyük asteroid ve Kuiper Kuşağı nesneleri arasında bulunur.
Bu parametreyi kullanmak, Steven Soter ve diğer gök bilimcilerin gezegenler ile asteroidler arasındaki fark üzerinde anlaştığı, gezegenlerin
çarpışmalarla, kütle çekimi dağılmasıyla küçük nesneleri yörüngelerinden atabilmesi
ile ilgilidir. Soter gezgen diskriminantı adını vermek istediği bir parametreyi ortay koydu, sembolü µ (mu) olan, yörüngesel bölgedeki gezilebilirliği deneysel olarak ölçen bir derece idi bu. (µ, incelenen kütlenin yörüngedeki toplam kütleye oranı ile hesaplanıyordu.) µ > 100 olduğunda, gezebilir anlamına geliyordu. Gezegenleri ve cüce gezegenleri ayırmada kullanılan daha birçok şema vardır, ancak bu konsept için 2006'nın tanımlaması kullanılır.

Boyut ve kütle

Yeterli iç basınç, cismin kütle çekiminden kaynaklanan, cismi esnek bir hale çevirir ve yeterli esneklik yüksek rakıma sebep olur bu aşamaya kütleçekimsel rahatlama denir. Birkaç kilometreden daha küçük cisimler, kütleçekimsel olmayan kuvvetler altına girmiştir ve şekilsiz bir biçimde olma eğilimindedirler.
Satürn'ün uydusu Methone, yaklaşık 3   km yarıçapında, yuvalar, ancak hafifçe yumurta şeklinde bir nesnedir. Kütle çekiminin önemli, ancak baskın olmadığı daha büyük nesneler patetes şeklindedir; cisim ne kadar kütleli ise, cisim aynı zamanda o kadar iç yuvarlak ve iç basıncı yüksektir, basınç iç kuvvetleri yenecek kadarve hidrostatik dengeye gelene kadar.Bu noktada, cisim olabileceği kadar yuvarlaktır. Bu bir cüce gezegeni tanımlama limitidir.
Bir nesne, hidrostatik dengede iken, üstünü kaplayan sıvının küresel katmanı, aynı şekilde bir sıvı yüzeyi oluşturabilir, tıpkı kraterler ve çatlaklar gibi. Eğer cisim dönmüyorsa küre olur, ancak ne kadar hızlı dönerse o kadar yassılaşır. Ancak bu şekilde dönen bir cisim eriyene kadar ısıtılırsa, bu cismin tüm şekli sıvı iken de değişmeyecektir. Bu tarz küresel olmayan ve hidrostatik dengedeki bir cismin aşırıya kaçan bir örneği Haumea'dir (ana ekseninin uzunluğu kutuplardakinin iki katıdır).
Eğer cisim kütleli bir komşu cisme sahip ise çekimsel kuvvetlerde etki edecektir. Jüpiter’in bir ayı İo buna bir örnektir. İo, gelgitsel ısınmaya bağlı olarak Güneş Sistemi’ndeki volkanik olarak en aktif cisimdir.
Gelgitsel kuvvetler, ayrıca cisimlerin çekimsel olarak kilitlenmesine de sebep olabilir. Komşu cismine sürekli aynı yüzünü göstermesi gibi. Buna verilebilecek en aşırı örnek Plüton-Charon sistemidir. Bu sistemde iki cisimde gelgitsel olarak birbirine kilitlenmiştir. Dünya’nın ayı da ayrıca bu şekilde çekimsel olarak kilitlenmiştir tıpkı birçok gaz devlerinin uydularında olduğu gibi. En uç ve en alt boyuttaki ve cüce gezegenlerin kütle limitleri IAU tarafından spesifik olarak belirtilmmemiştir. Tanımlanmış bir üst sınır yoktur ve Merkür’den daha büyük ya da daha kütleli, komşularının yörüngelerinin etrafında dönmeyen cisimler cüce gezegen olarak adlandırılır. Alt sınırlar, hidrostatik dengeye ulaşabilmek için gereken koşullar göze alınarak belirlenir, ancak bir cismin bu şekle gelebilmesi için gereken boyut ve kütle o cismin yapısına ve termal geçimişine bağlıdır. 2006 IAU nun orijinal taslak önerisi hidrostatik denge olarak tekrar tanımlanmıştır, kütlesi 5×10²⁰ km ‘ın üstünde ve yarıçapı 800 km’den fazla, ancak bu bilgi son taslağa konulmamıştır.
Deneysel gözlemler önerir ki alt limit cisimin yapısı ve termat geçmişe göre değişiklik gösterir. Taşlı asteroidler gibi katı silikatlardan yapılmış bir cismin hidrostatik dengeye ulaşması ortalama 600   km yarıçapta ve 3.4×10²⁰ km kütlede ortaya çıkar.Daha az miktarda sudan oluşan bir cisimde ise, limit 320   km ve 10¹⁹ kg kütle ile sınırlıdır.
Methone’nin uzamış şeklinin, Satürn’ün uyugladığı gelgitsel kuvvetler ile kendi kütle çekim kuvvetinin arasındaki dengenin yansıması olduğunu varsayarak, yarıçapı sadece 3   km buzlu olduğu öne sürülür. Asteroid kuşağında, Ceres taş bulundurma limitini açıkça aşan tek cisimdir ve şekli
dengedi bir küreseldir. 2 Pallas ve 4 Vesta, ancak, taşlı ve limitin altındadır. Pallas, 525-560   km ve 1.85-2.4×10²⁰ ᵏᵍ da neredeyse yuvarlak bir şekile sahiptir fakat hâlâ bir şekilde düzensizdir. Vesta, 530 km ve 2.6×10²⁰ km de elips bir şekilden sapmadır, kutuplarının büyük etkisinden dolayı.
Buzlu cisimler boyunca, hidrostatik dengede olmak için en kküçük düşünce, cüce gezegen konsepti tartışılıken Mimastı, 396   km ve 3.75×10¹⁹kg.Güneş Sistemi’nde bilinen en büyük şekilsiz cisim Proteus’dur (reredeyse 396   km yarıçapında ve yaklaşık olarak 4.4×10¹⁹kg). Neredeyse ama tam olmayacak şekilde yuvarlak kabul edilir. Mimas gibi cisimler Proteus’a göre daha geniş bir termal geçmişe sahip olabilirler ya da bir çarpışmadan sonra şekilleri kaybolabilir. Hiçbir cisim, alt sınırı hesaplamak için kullanıldığı gibi saf buz değildir, ancak, ve Mike Brown’un önerdiği üzere, buzlu bir cüce gezegen için olan pratik alt sınır 400 km’nin altında bir yerde olmalıdır. Şu anda bu boyutun üzerine çıktığı varsayılan tahminî olarak yaklaşık 100 TNOs vardır. Ancak, Mimasın hidrostatik dengede olmadığı keşfedildi ve geçimişinde kaynaklı elips bir şekli vardır. Satürn’ün onaylanmış, bilinen en küçük ayı hidrostatik dengede olan Rhea’dır. (1.530 km), dengede olmayan en büyük olan İapetus dışında (1.470 km). Bu bulgular, cüce gezegen konseptinde tartışılmadıysa da İapetus, Makemake’den biraz daha (1.415-1.445 km), Haumea’dan büyük ölçüde büyüktür (1.180-1.310 km).

Gezegenimsi kütlede olan aylar

Kendi kütle çekimleri altında yuvalak olabilecek kadar kütleli olan o dokuz tane ay biliniyor ve bunlardan yedi tanesi Eris ve Plüton’dan daha kütleli. Fiziksel olarak cüce gezegenlerden ayılmazlar, ancak o sınıfın da üyeleri değillerdir çünkü’direkt olarak Güneş yörüngesinde dolanmazlar. Eris’den ve Dünya’nın ayından daha büyük olan yedisi, Jüpiter’in eylemsiz referans çerçevesindeki ayları İo, Europa, Ganymede ve Callisto, Satürn’ün bir uydusu Titan ve Neptün’ün bir uydusu Triton’dur. Satürn’ün diğer altı uydusu; Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea ve İapetus, Uranüs’ün beş uydusu; Miranda, Ariel, Umbriel, Titania ve Oberon ve Plüton’un bir uydusu Charon’dur. Planemo terimi (gezegenimsi kütlede olan ay) cüce gezegenleri ve bu çeşit ayları içine alır tıpkı gezegenler gibi. Alan Stern onları özel bir gezegen kategorisi olarak görürü, uydu gezegenler.
IAU nun taslak tasarısında gezegen tanımı, Plüton ve Charon cüce gezegen olarak görülmelidir der çünkü tüm kütle ve şekil gereksinimlerini karşılarlar. IAU şimdilerde Charonun cüce gezegen olarak görülmemesi gerektiğini, sadece Plüton’un bir uydusu olarak bilinmesi gerektiğini söyler, ileride tüm cüce gezegen gereksinimlerini sağlayacağını göz önünde bulundursak bile.
Ağırlık merkezinin yeri, sadece cisimlerin göreceli kütlelerine göre değil ayrıca aralarındaki uzaklığa da bağlıdır; mesela Güneş ve Jüpiter in ağırlık merkezi, güneşin dışında yer alır.

Tartışma konusu

IAU nun cüce gezegeni tanımlamasından hemen sonra, birçok bilim insanı IAU nun tanımını reddettiğini açıkladı. Campanyalara araba tamponu ve t-shirt’leri dahil oldu. Mike Brown (Eris'i keşfetti) gezegenlerin sekize indirgenmesi konusunda hemfikir oldu.
NASA, IAU tarafından ortaya konulan yeni yönlendirmeyi takip edeceğini açıkladı. Ancak Alan Stern, NASA’nın Plüton görevinin yöneticisi, yeni IAU tanımını reddetti çünkü hem cüce gezegeni tanımlamadaki kriterler hem de diğer çeşit gezegen olmayan cisimlerin kriterleri aynıydı ve tanımlamada iç karakteristik özelliklerin kullanımındansa yörüngesel karakteristikler kullanılmalıydı. Dahası, 2011’de o hâlâ Plüton’a gezegen olarak hitap ediyordu. IAU tanımından birkaç yıl önce übergezegenler ile cüce gezegenleri ayırmak için yörüngesel karakteristikleri kullanmıştı.