PLUTON

Pluton
Pluton
     Planeta karłowata, najjaśniejszy obiekt pasa Kuipera. Został odkryty w 1930 roku przez amerykańskiego astronoma Clyde'a Tombaugha. Od odkrycia do 24 sierpnia 2006 r. Pluton był uznawany za dziewiątą planetę Układu Słonecznego. Tego dnia astronomowie na Zgromadzeniu Ogólnym Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Pradze odebrali Plutonowi status planety, co oznacza, że w układzie słonecznym jest teraz tylko 8 planet.
Pluton należy do szerszej grupy obiektów transneptunowych. Płaszczyzna po której się porusza jest mocno nachylona do płaszczyzny ekliptyki, z silnie ekscentryczną orbitą, która częściowo przebiega wewnątrz orbity Neptuna. Pluton posiada trzy obiegające go księżyce, z których jeden, Charon, jest tylko o połowę mniejszy od niego. Nazwa została zapożyczona od rzymskiego boga Plutona.
Pluton został odkryty 18 lutego 1930 r. przez amerykańskiego astronoma Clyde'a Tombaugha pracującego w Lowell Observatory w Arizonie. O istnieniu obiektu dowiedział się przeglądając zdjęcia zrobione między 23 a 29 stycznia tegoż roku. Po tym jak uzyskał fotograficzne potwierdzenie, 13 marca wysłał telegraficzną wiadomość do Obserwatorium Harvard College. W późniejszym czasie zdjęcia jeszcze z 1915 roku potwierdziły istnienie tego obiektu. Jeszcze na długo przed odkryciem samego Plutona, astronomowie przewidywali istnienie transneptunowego obiektu (Planety X). Postawiono tezę, że za zaburzenia w ruchu Neptuna odpowiada jakiś inny obiekt. W jego istnienie wierzono na długo przed jego odkryciem.
W sprawie nazewnictwa obiektu pierwszeństwo miał jego odkrywca. Jego przełożeni poganiali Tombaugha do zaproponowania nazwy, zanim ktoś inny go w tym uprzedzi. Wkrótce propozycje zaczęły nabiegać niemal z całego świata. Constance Lowell, wdowa po Percivalu (założycielu obserwatorium, w którym odkryto Plutona), zaproponowała nazwę Zeus. Ostatecznie, w wyniku impasu w tej sprawie, wdowa Lowell zaproponowała na nazwę swoje pierwsze imię, co spotkało się z dużą dezaprobatą środowisk astronomicznych. Pewne młode małżeństwo nawet napisało list, w którym zaproponowało imię swojego nowonarodzonego dziecka. Wśród propozycji dominowały imiona mitologicznych postaci: Kronos, Minerwa (zaproponowane przez gazetę New York Times) jako jedne z głównych propozycji. Dalej wymieniano także: Artemis, Atena, Atlas, Kosmos, Hera, Herkules, Ikar, Idana, Odyn, Pax, Persefona, Perseusz, Prometeusz, Tantal, Wulkan, Zymal i wiele innych. Wiele z tych mitologicznych postaci zostało zarezerwowanych dla numeracji asteroid. W końcu obiekt nazwano od rzymskiego boga Plutona, a oznaczono go symbolem P-L na cześć Percivala Lowella, który wyliczył dwa możliwe położenia tego obiektu obserwując ruch Neptuna. Pomysłodawczynią tego nazewnictwa była 11-letnia wówczas Venetia Burney mieszkająca w Oxfordzie. Swoja nazwę tłumaczyła tym, że skoro znajduje się on bardzo daleko i panuje tam bardzo duży mróz, to niech przyjmie imię od rzymskiego boga zaświatów - Plutona. Profesor Herbert Hall Turner poinformował o pomyśle swych znajomych z amerykańskiego obserwatorium, którzy jednomyślnie przyjęli nazwę. Oficjalnie została ona zaakceptowana i ogłoszona 1 maja 1930.
24 sierpnia 2006 r. decyzją Międzynarodowej Unii Astronomicznej podjętą w Pradze Pluton został zdegradowany do statusu planety karłowatej. Jednocześnie Unia podjęła decyzję o uznaniu Plutona za prototyp nowej kategorii obiektów transneptunowych. Decyzja wzbudziła wiele kontrowersji wśród astronomów przyzwyczajonych do dawnej nomenklatury. Dwa tygodnie później Centrum Małych Planet na Harvardzie, które spisuje drobne obiekty Układu Słonecznego, nadało Plutonowi numer 134340 w swoim katalogu, ignorując głosy aby uhonorować byłą planetę okrągłym numerem (200000 lub 0)
Jasność Plutona obserwowanego z ziemi oscyluje w granicach 14 mag. Z tego powodu aby go dostrzec, trzeba korzystać przynajmniej z 30 centymetrowych teleskopów (12 cali). Dzięki swojej żółtawej barwie wygląda on wówczas jak słaba gwiazda. Jego średnica kątowa równa jest 0,15. Okres synodyczny Plutona równy jest 366,74 dni.
Pluton został zaliczony do planet karłowatych ponieważ nie spełnia założeń nowej definicji planety, co związane jest m.in.z jego masą. Masywniejsze od niego są nawet niektóre satelity innych planet: Kallisto, Ganimedes, Europa, Io, Tytan, Tryton i Księżyc. Z drugiej strony Pluton jest znacznie większy od typowych obiektów transneptunowych i innych planetoid. Do 31 lipca 2005, kiedy to świat dowiedział się o istnieniu 136199 Eris, był największym znanym obiektem transneptunowym.
Rozmiar i masę Plutona próbowano wielokrotnie wyznaczyć za pomocą ziemskich obserwacji. Odkrycie w 1978 jego satelity Charona umożliwiło łatwe wyznaczenie masy tych dwóch grawitacyjnie związanych ciał dzięki (sprecyzowanemu przez Newtona) III prawu Keplera. W ostatecznym ustaleniu rozmiarów Plutona bardzo pomogło obserwowane przez ziemskie teleskopy zakrycie tarczy Plutona przez jego satelitę. Uważa się, że Pluton zbudowany jest głównie z lodu i niewielkich ilości skał oraz metalu.
Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Plutona równe jest 0,58 m/s², czyli 0,059 przyspieszenia ziemskiego. Prędkość ucieczki z jego powierzchni to zaledwie 1,2 km/s.
Pluton obiega Słońce w tym samym kierunku co planety, ale obraca się przeciwnie niż one (z wyjątkiem Wenus i Urana). Średnia odległość Plutona od Słońca wynosi 39,5 j.a. (5,9 × 109 km), jednak silnie ekscentryczna orbita o mimośrodzie 0,248 sprawia, że podczas największego zbliżenia znajduje się on w odległości 29,7 j.a. od gwiazdy, czyli bliżej niż Neptun. Ostatnie takie zbliżenie miało miejsce od 7 lutego 1979 do 11 lutego 1999. Wynikać może stąd przekonanie, że orbity Neptuna i Plutona przecinają się, jednak jest ono błędne, jako że opiera się na wyobrażeniu ruchu tych ciał w jednej płaszczyźnie. W rzeczywistości orbita Plutona jest nachylona 17° do ekliptyki. Pozostaje on z Neptunem w rezonansie orbitalnym 3:2, co oznacza że na 2 obiegi Plutona przypadają 3 Neptuna. Prędkość obiegu planety podlega bardzo dużym wahaniom: w czasie gdy znajduje się on najbliżej Słońca (peryhelium), jest prawie dwa razy większa niż w aphelium.
Rozmiar obiektu i jego charakterystyczna orbita powodowały wiele dyskusji na temat wykreślenia Plutona z listy planet. Z kinematycznego i najpewniej genetycznego punktu widzenia Pluton należy do szerszej grupy obiektów transneptunowych, zwanych plutonkami. Informacja z 31 lipca 2005 o odkryciu ciała odleglejszego i większego od Plutona, osłabia jego pozycję jako planety. Na mocy uchwały przyjętej 24 sierpnia 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna uznała Plutona za planetę karłowatą.
Charakterystyka orbity Plutona i jego wsteczny obrót oraz wsteczny obieg największego satelity Neptuna, Trytona, skłoniły astronomów do wysunięcia pewnej katastroficznej hipotezy. Według niej w odległej przeszłości jakiś masywny obiekt mijający Neptuna wyrwał ze strefy przyciągania tej planety Plutona, który przedtem miał być księżycem Neptuna. W tym samym zdarzeniu orbita Trytona miałaby ulec dramatycznej zmianie. Obecnie jednak, po odkryciu wielu obiektów pasa Kuipera, ta hipoteza straciła na wartości. Orbita Plutona jest bowiem naturalna dla obiektu pasa Kuipera. Sam Tryton jest prawdopodobnie przechwyconym przez grawitację Neptuna byłym obiektem tego pasa.
Pluton posiada atmosferę o ciekawych właściwościach. Uwidacznia się ona tym bardziej im znajduje się bliżej peryhelium; będąc bliżej Słońca bardziej poddaje się jego energii, dzięki której znajdujący się na powierzchni lód azotowo- metanowy sublimuje do postaci gazowej(przy temp.-170°C), będącej głównym składnikiem jego rzadkiej atmosfery. Zaś panująca na dalszych odległościach niższa temperatura(-230 do -220°C) powoduje zamrożenie składników atmosfery do ciała stałego. Sugeruje się, że Pluton może uczestniczyć w aktywnej cyrkulacji atmosfery ze swoim księżycem Charonem. O istnieniu rzadkiej atmosfery, przekonało w 1988 obserwowane z Ziemi zakrycie przez Plutona jasnej gwiazdy. Kiedy planeta lub inny obiekt (np. planetoida) nie posiadający atmosfery zaczyna zakrywać gwiazdę, to staje się ona zupełnie niewidoczna. Jednak w przypadku Plutona, gwiazda "ciemniała" powoli, co świadczyło o istnieniu na tej planecie atmosfery. Na podstawie stopnia zaćmienia gwiazdy ustalono ciśnienie atmosfery na 0,15 paskala.
Kolejne pomiary atmosfery Plutona przeprowadzono w 2003, podczas kolejnego tranzytu planety na tle jasnej gwiazdy. O dziwo, badania wówczas wykazały większe ciśnienie w atmosferze (0,3 Pa), mimo że planeta znajdowała się dalej od Słońca. Sugeruje się, że może to być wywołane dotarciem światła do południowego bieguna planety (który wcześniej przez 120 lat tkwił w ciemnościach) i sublimacja znajdującego się na tamtejszej powierzchni azotu.
Pluton posiada trzy naturalne satelity. Największy z nich, Charon, po raz pierwszy został zaobserwowany w 1978 roku. Jego odkrywcą był James Christy. Jest on stosunkowo dużych rozmiarów, przez co układ Pluton-Charon bywa nazywany planetą podwójną. Charakterystyczną cechą tego układu jest to, że ciała te wirują wokół wspólnego środka masy znajdującego się ponad powierzchnią planety. Dlatego nie wszyscy twierdzą, że Charon jest księżycem Plutona, a raczej widzą w nich układ podwójny bez określania planety i jej księżyca. Pluton i jego satelita tworzą układ podwójnie synchroniczny, co oznacza, że są wobec siebie stale zwrócone tą samą stroną.
Odkrycie Charona miało przełomowe znaczenie dla wyznaczenia masy samego Plutona. Uwzględniając okres orbitalny satelity, oraz korzystając z III prawa Keplera udało się wyznaczyć masę na ok. 0,2% masy ziemskiej. Masa ta okazała się znacznie mniejszą od najmniejszej przypuszczalnej masy tej planety.
Innym następstwem jego odkrycia była wyznaczenie średnicy i rozmiarów Plutona. Pierwotnie zakładano, że planeta jest większa od Merkurego, ale mniejsza od Marsa, na co wskazywały wizualne obserwacje. Jednak dopiero później okazało się, że wszystkie obliczenia dotyczą dwóch obiektów, co automatycznie zmniejszyło domniemane rozmiary planety karłowatej. Obecnie, dzięki zaawansowanej aparaturze, jesteśmy w stanie dokładnie wyznaczyć wielkość i masę tak Plutona, jak i jego satelity. Współczesne informacje pokrywają się z danymi wynikającymi z III prawa Keplera.
O istnieniu Charona przekonały obserwacje Plutona i badania jego albedo. Regularne zwiększająca się i malejąca jasność wysunęły podejrzenia o krążącym wokół niego innym obiekcie.
Podzielone są zdania na temat pochodzenia Charona. Niektórzy wysnuwają teorie, że mógł on być niegdyś (podobnie jak sam Pluton) satelitą Neptuna, który wyrwał się z jego pola grawitacyjnego i osiadł na orbicie wokółsłonecznej o właściwościach zbliżonych do orbity Plutona. Następnie w wyniku różnic rozmiarów i prędkości oba obiekty zbliżały się do siebie, aż wreszcie związały się ze sobą grawitacyjnie tworząc znany dzisiaj układ. Inna teoria zakłada, że mógł on być przechwyconym przez Plutona obiektem transneptunowym. Pewne jest, że przez chociaż krótki czas swojego istnienia Charon bezpośrednio obiegał Słońce. Pluton i jego satelita wykazują podobieństwa geologiczne z Trytonem - największym księżycem Neptuna, który w swojej przeszłości również najprawdopodobniej orbitował wokół Słońca jako obiekt transneptunowy.
31 października 2005 roku ogłoszono o odkryciu dwóch kolejnych niewielkich księżyców Plutona. Zostały one zaobserwowane na zdjęciach wykonanych przez teleskop Hubble'a w dniach 15 maja i 18 maja 2005. Księżyce otrzymały nazwy Hydra i Nix. Okrążają one Plutona odpowiednio w odległości około 64.700 km (Hydra) i 49.400 km (Nix) od planety w tej samej płaszczyźnie co Charon. Średnicę księżyców szacuje się na 100 do 160 km. Obserwowana wielkość gwiazdowa wynosi 23m i jest 5000 razy mniejsza od Plutona. W dniu 15 lutego 2006 zespół astronomów pod kierownictwem Hal Weavera oraz Alana Sterna przeprowadził dalsze obserwacje nowoodkrytych księżyców przy użyciu teleskopu Hubble'a. Dalsze obserwacje przy użyciu teleskopu Hubble'a zostały przeprowadzone 3 marca.
Obecna wiedza na temat Plutona nie jest zbyt obszerna, a to przede wszystkim za sprawą jego odległości od Ziemi. Do tej pory nie zbadała go bezpośrednio żadna sonda kosmiczna. W 2001 NASA rozpoczęła przygotowania do wyprawy sondy New Horizons, z zamiarem bezpośredniej obserwacji Plutona. Plan ogłoszono oficjalnie w listopadzie 2003. Start misji nastąpił 19 stycznia 2006. Przed dotarciem do Plutona, pojazd 28 lutego 2007 minął Jowisza korzystając z jego asysty grawitacyjnej. Dotarcie do celu zakładane jest na rok 2015.
Misja New Horizons zastąpiła wyprawę Pluto Kuiper Express, anulowaną w 2000 z powodu nieprzewidzianych problemów technicznych i rosnących kosztów. Wcześniej Pluton miał być badany docelowo przez sondę Voyager 1, jednak z powodu ograniczonego budżetu i braku zainteresowania, pojazd skierowano na satelitę Saturna - Tytana.
Odkrycie planety w 1930 potwierdziło hipotezy o istnieniu zewnętrznego obiektu odpowiedzialnego za zaburzenia w ruchu Neptuna i Urana. Percival Lowell W 1915 dzięki badaniom ruchów tychże planet dokładnie przewidział położenie owego "za-neptunowego" obiektu, nazywanego wówczas Planetą X. Jego obliczenia okazały się nadzwyczaj trafne, gdy 15 lat później odkryto taki obiekt.
Poprzez kolejne dekady pojawiały się wielorakie rozbieżności dotyczące jego właściwości. Ówczesne możliwości techniczne nie pozwalały na dokładne oszacowanie jego masy i rozmiaru, choć wówczas nawet to w żaden sposób nie podważało jego rangi.
Pierwsze hipotezy zaproponowane na podstawie albedo oraz prędkości obiegu zakładały, że Pluton jest znacznie większą planetą niż okazało się w 1978 po odkryciu Charona. To przemawiało za tym, że jest on poszukiwaną Planetą X, odpowiedzialną za zaburzenia w orbitach zewnętrznych planet
Jednak wszystkie te hipotezy zostały definitywnie obalone kiedy odkryto satelitę Plutona. Zostało to wykorzystane do dokładnego określenia jego rozmiarów i masy (która, jak na obiekt tego rozmiaru, okazała się być dosyć wielka, ze względu na dużą gęstość). Stwierdzono, że obiekt mniejszy od ziemskiego Księżyca nie jest w stanie samodzielnie tak znacząco wpłynąć na ruch nieporównywalnie większych gazowych olbrzymów - Urana i Neptuna. I choć pozycja Plutona (przewidziana obliczeniami Lowella) pokrywała się z odkształceniami ruchu owych planet, to w rzeczywistości okazała się mieć ona niewiele ze sobą wspólnego. W 1951 Gerard Kuiper zasugerował, że wpływ na owe anomalie może mieć nie jeden obiekt (jak to zakładano Pluton), a większa liczba obiektów krążących w podobnej odległości od Słońca. Z czasem zostało to potwierdzone, zaczęto odkrywać coraz więcej takich obiektów krążących w nazwanym na jego cześć tzw. pasie Kuipera, których dziś znanych jest ponad 800. W świetle tych faktów ranga Plutona znacznie osłabła, a temat planety X pojawił się ponownie.
Do lat dziewięćdziesiątych XX w. kwestia Plutona jako planety nie była do podważenia. Dopiero pod koniec wieku odkrycie wielu tego typu obiektów transneptunowych (wchodzących w skład pasa Kuipera), spowodowało, że wielu zaczęło ten fakt kwestionować. W 2006 roku Pluton został ostatecznie skreślony z listy planet.
Obecnie tylko hipotetyczna dziewiąta planeta Układu Słonecznego mogłaby być autentyczną planetą X, odpowiedzialną za anomalie orbit Urana, Neptuna, a także Plutona.
Z początkiem ostatniej dekady ubiegłego stulecia odkrywano coraz więcej obiektów transneptunowych. Pierwszym takim obiektem, po Plutonie i jego satelicie, jest (15760) 1992 QB1. Liczba znanych plutonków wzrasta z każdym rokiem. Tempo odkrywania tych obiektów stawiało pytanie: czy Pluton jest najmniejszą planetą, czy największym transneptunem? Kolejne obserwacje dowodziły istnieniu wielu obiektów, jednak za każdym razem były to ciała wielokrotnie mniejsze od Plutona, co utwierdzało jego pozycję. Największa znana wówczas planetoida - 1 Ceres - ma średnicę 950 km. Przełom nastąpił w 2002 - wtedy to odkryto 50000 Quaoar ze 1.240 km średnicą, stanowiącą ponad połowę średnicy Plutona. Inne ważne odkrycie - 90482 Orcus, ze średnicą większą od Quaoara podało w wyraźną wątpliwość rangę dziewiątej planety. W 2004 odkryto obiekt niesłychanie daleki naszej gwieździe o niebywałych rozmiarach. 90377 Sedna, bo tak go później nazwano, posiada średnicę 1.800 km. Wszystkie te obiekty swoimi rozmiarami dorównywały Plutonowi i znacznie osłabiały jego pozycję.
Zdecydowanie największe znaczenie dla klasyfikacji planet miało odkrycie z 29 lipca 2005, kiedy to ogłoszono istnienie obiektu 2003UB313 nazwanego później 136199 Eris. Na podstawie jego albedo natychmiastowo określono jego rozmiar na większy od Plutona. To zaś z jednej strony spowodowało, że niektórzy włączyli go w poczet planet, inni zaś na podstawie jego rozmiaru zdegradowali Plutona do obiektu pasa Kuipera. Jest to największe zaobserwowane ciało Układu Słonecznego od odkrycia Neptuna w 1846. Jednak cechą Plutona odróżniającą go od innych transneptunów są jego księżyce i atmosfera. Bo co prawda, wiele tych oddalonych obiektów (z wyjątkiem Sedny) posiada swoje satelity, jednak zawsze są to ciała znacznie mniejsze. Wstępne badania wykazują podobieństwo geologiczne nowo odkrytego obiektu z (formalnie) ostatnią planetą.
Ten precedens stawia pytanie o definicję planety. W XIX w. każdą odkrytą asteroidę (1 Ceres, 2 Pallas, 3 Juno oraz 4 Westa) ówcześni ludzie automatycznie uznawali za planetę, głównie za sprawą braku możliwości dokładnego pomiaru wielkości obiektu). To samo tyczyło się asteroidy 5 Astraea odkrytej w 1845 (na rok przed odkryciem Neptuna), którą również potraktowano jako planetę. Jednak w kolejnych latach odkrywanie coraz większej ilości asteroid (krążących między orbitami Ziemi i Jowisza) spowodowało, że określanie ich planetami stało się nieaktualne i błędne. Owe obiekty po prostu przypisano do szerszego grona pasa planetoid.
 


Widok Plutona z Ziemi


Widok Plutona z Ziemi