تعریف سیاره
مباحثه‌های ادامه‌دار > سیاره‌های فراخورشیدی و کوتوله‌های قهوه‌ای

مقاله‌های اصلی: سیاره فراخورشیدی و کوتوله قهوه‌ای.
کشف سیاره‌های فراخورشیدی از ۱۹۹۲ یا به عبارتی دیگر اجسامی در اندازهٔ سیاره‌ها که به دور ستاره‌ها می‌چرخند (۱۸۴۹ تا از این سیاره‌ها در ۱۱۶۰ سامانهسیاره دار شامل ۴۷۱ سامانه چند سیاره دار از تاریخ ۲ نوامبر ۲۰۱۴)، مناظرهٔ حول طبیعت سیارگی را در مسیرهای غیرقابل انتظاری گسترده کرده‌است. اکثر این سیارات دارای اندازهٔ قابل توجه و هم جرم با ستارگان کوچک هستند در حالیکه برعکس، اکثر کوتوله‌های قهوه‌ای جدیداً کشف شده به اندازه‌ای کوچک هستند تا بتوان آن‌ها را سیاره نامید. اختلاف جرم بین یک ستارهٔ کم جرم و یک غول گازی عظیم مقدار متمایزکننده‌ای نیست؛ صرف نظر از اندازه و دمای نسبی، میزان کمی است که بتوان یک غول گازی مانند مشتری را از ستارهٔ میزبانش جدا نمود. هردو ترکیب کلی مشابهی دارند: هیدروژن و هلیم، با سطوح کمی از عناصر سنگین تر در جوهایشان. تفاوت کلی در شکل و آرایششان است: ستاره‌ها معروف به تشکیل از «بالا به پایین» هستند، هرچه که متحمل واپاشی گرانشی شوند، فاقد گاز در سحاب می‌گردند و در نتیجه، کاملاً از هیدروژن و هلیم تشکیل خواهند شد. درحالیکه سیاره‌ها معروف به تشکیل یابی از «پایین به بالا» هستند، از رشد و اتحاد پیوستهٔ غبار و گاز در مداری حول یک ستارهٔ جوان که در نتیجه باید هسته‌هایی از سیلیکات یا یخ داشته باشند. تاکنون به یقین نمی‌توان گفت که آیا غول‌های گازی دارای این گونه هسته‌هایی هستند یا نه، اگرچه مأموریت فضاپیمای جونو به مشتری می‌تواند مسئله را حل کند. اگر که واقعاً یک غول گازی مانند یک ستاره تشکیل یافته باشد، آنگاه این سؤال پیش می‌آید که آیا همچنین جسمی را به جای یک سیاره باید یک ستارهٔ کم جرم بدانیم یا نه.
به‌طور سنتی، مشخصات معرف ستارگی قابلیت همجوشی هیدروژن در داخل هستهٔ یک جسم می‌باشد. البته، ستاره‌هایی مانند کوتوله‌های قهوه‌ای همواره این معیار را به چالش کشانده‌اند. بسیار کوچک برای آغاز یک همجوشی هسته‌ای پایدار هیدروژن هستند ولی به خاطر توانایی همجوشی دوتریوم عنوان ستاره را کسب کرده‌اند. البته، به خاطر کمیابی نسبی این ایزوتوپ، این فرایند تنها تا کسری از عمر ستاره پایدار است و بنابراین اکثر کوتوله‌های قهوه‌ای همجوشی را مدت‌ها قبل از اکتشافشان متوقف کرده‌اند. ستاره‌های دوتایی و دیگر آرایش‌های چند ستاره‌ای رایج هستند و اکثر کوتوله‌های قهوه‌ای به دور دیگر ستاره‌ها می‌گردند. پس از آن‌جا که آن‌ها انرژی حاصل از همجوشی تولید نمی‌کنند، می‌توان آن‌ها را سیاره دانست. درواقع، ستاره‌شناس آدام باروز از دانشگاه آریزونا می‌گوید که «از جنبهٔ تئوری، با وجود تفاوت‌هایی در نحوه تشکیل شان، سیاره‌های عظیم فراخورشیدی و کوتوله‌های قهوه‌ای ضرورتاً یکسان هستند.» باروز هم چنین می‌گوید که بقایای ستاره وار مانند کوتوله‌های سفید نباید ستاره لحاظ شوند، حالتی که به معنی یک کوتوله سفید در حال گردش است، مانند شباهنگ سیریوس B را می‌توان یک سیاره دانست. البته، قرارداد فعلی مابین ستاره‌شناسان این است که هر جسمی به اندازه کافی بزرگ که دارای قابلیت نگه داشتن همجوشی اتمی حین عمر خود را داشته باشد، یک ستاره لحاظ می‌شود.
سردرگمی مربوط به کوتوله‌های قهوه‌ای پایان نمی‌پذیرد. ماریا روزا زاپاتاریو – اوسوریو و همکاران اجسام زیادی در خوشه‌های ستاره‌ای با جرم‌های پایین‌تر از حدی که بتوانند هرگونه همجوشی داشته باشند (با محاسبات فعلی حدود ۱۳ برابر جرم مشتری) کشف نموده‌اند. این‌ها با عنوان «سیاره‌های شناور آزاد» معرفی می‌شوند زیرا نظریه‌های کنونی تشکیل منظومه شمسی نشان می‌دهند که سیاره‌ها اگر که مدارهایشان ناپایدار گشته باشد، شاید همگی از سامانه‌های ستاره‌ای خودشان خارج شده‌اند. البته، این هم محتمل است که این «سیاره‌های شناور آزاد» در سازوکارهایی شبیه ستارگان تشکیل یافته باشند.
در ۲۰۰۳، IAU به‌طور رسمی بیانیه‌ای برای تعیین اینکه چه چیزی یک سیارهٔ فراخورشیدی و چه چیزی یک ستارهٔ در حال گردش را تشکیل می‌دهد، منتشر نمود. تا امروز، تنها مصوبهٔ تهیه شده توسط IAU در مورد این مسئله باقی مانده‌است. کمیته ۲۰۰۶ تصمیمی برای به چالش کشیدن یا ترکیب آن با تعریف شان نداشت، با اعلام اینکه بحث تعریف یک سیاره بدون لحاظ نمودن سیارات فراخورشیدی هنوز به راحتی قابل حل نیست.
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| « |  اجسامی با جرم واقعی کمتر از حد جرمی برای همجوشی هسته‌ای حرارتی دوتریوم (با محاسبات کنونی تا حد ۱۳ برابر جرم مشتری برای اجسامی با فلزیگی خورشیدی) که به دور ستاره‌ها یا بقایای ستاره وار می‌گردند «سیاره» هستند (بدون توجه به نحوه تشکیل شان). حداقل جرم لازم برای یک جسم فراخورشیدی که آن را تبدیل به سیاره کند باید برابر با همان میزان در سامانه خورشیدی ما باشد.  اجسام مادون ستاره وار با جرم واقعی بالاتر از حد جرمی برای همجوشی هسته‌ای حرارتی دوتریوم «کوتوله‌های قهوه‌ای» هستند، بدون توجه به نحوه تشکیل شان یا موقعیت مکانی شان.  اجسام شناور آزاد در خوشه‌های ستاره‌ای جوان با جرم زیر حد جزمی برای همجوشی هسته‌ای حرارتی دوتریوم «سیاره» نیستند، اما «کوتوله قهوه‌ای |  » |
مانند تعریف یک سیاره با شرط پاکسازی نمودن همسایگی اش، این تعریف با تعیین موقعیت مکانی، به جای نحوه تشکیل یا ترکیب (مشخصات تعیین‌کننده برای سیارگی)، گنگی و ابهام دربردارد. یک جسم شناور آزاد با جرمی کمتر از ۱۳ برابر جرم مشتری یک «مادون کوتوله قهوه‌ای» است، در حالیکه همانند این جسم در مداری به دور یک ستارهٔ همجوشی‌کننده یک سیاره می‌باشد، حتی اگر در دیگر مشخصات کاملاً مانند هم باشند. به علاوه، در ۲۰۱۰، مقاله‌ای منتشر شده توسط باروز، دیوید اس. اسپیگل و جان ای. میلسوم معیار ۱۳ برابر جرم مشتری را با نشان دادن یک کوتوله قهوه‌ای با فلزیگی خورشیدی سه برابر که می‌توانست دوتریوم را همجوشی کند، زیر سؤال برد زیرا به اندازهٔ ۱۱ برابر جرم مشتری بود.
هم چنین، سنگ محک ۱۳ برابر جرم مشتری اهمیت فیزیکی دقیقی ندارد. همجوشی دوتریوم در برخی اجسام با جرم کمتر از این معیار رخ می‌دهد. مقدار دوتریوم همجوشی شونده بستگی به حد خاصی در ترکیب جسم دارد. دانشنامه سیاره‌های فراخورشیدی شامل اجسامی تا ۲۵ برابر جرم مشتری است که در آن ذکر شده این واقعیت که هیچ نماد خاصی حول 13 MJup طیف جرمی مشاهده شده دیده نمی‌شود ایدهٔ حذف این معیار را تقویت می‌کند. جستجوگر اطلاعات سیاره‌های فراخورشیدی شامل اجسامی تا ۲۴ برابر جرم مشتری است با این توصیه که: «معیار ۱۳ برابر جرم مشتری تعیین شده توسط کار گروه IAU از نظر فیزیکی برای سیاره‌های با هستهٔ صخره‌ای موزون نیست و به خاطر این گناه ابهام‌برانگیز طبق مشاهدات گیج‌کننده است.» بایگانی سیاره‌های فراخورشیدی ناسا شامل اجسامی با جرمی (یا حداقل جرم) برابر با یا کمتر از ۳۰ برابر جرم مشتری می‌باشد.
دیگر معیار جداکنندهٔ سیاره‌ها و کوتوله‌های قهوه‌ای، به غیر از سوزاندن دوتریوم، فرایند تشکیل یا موقعیت، این است که فشار هسته مغلوب فشار کولمبی یا فشار انحطاط الکترون هست یا خیر.