科普中國(guó)-矮行星

矮行星（英文名：dwarf planet）或稱“侏儒行星”，體積介于行星和小行星之間，圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，質(zhì)量足以克服固體引力以達(dá)到流體靜力平衡（近于圓球）形狀，沒(méi)有清空所在軌道上的其他天體，同時(shí)不是行星1。

定義

在2006年8月24日在捷克首都布拉格舉行的第26屆國(guó)際天文學(xué)大會(huì)中確認(rèn)了矮行星的稱謂與定義，決議文對(duì)矮行星的描述如下：“行星”指的是圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。一顆不是衛(wèi)星的天體如果只滿足了前兩個(gè)準(zhǔn)則，將被分類為“矮行星”。

但是實(shí)際上，最終的定義會(huì)比這復(fù)雜得多，有的天文學(xué)家傾向于把太陽(yáng)系外圍較小的天體稱作“矮行星”，而另外一些人則愿意把它們叫做“小行星”，或者“柯伊伯帶行星”，還有一些人則根本不想用到行星這個(gè)詞。

相信矮行星的數(shù)目會(huì)很多，隨著觀測(cè)的不斷進(jìn)步，會(huì)越來(lái)越多。在布拉格舉行的國(guó)際天文學(xué)協(xié)會(huì)第26次會(huì)議上，國(guó)際天文學(xué)協(xié)會(huì)術(shù)語(yǔ)委員會(huì)已正式?jīng)Q定以后不再稱冥王星為“行星”，而是稱其為“矮行星”。

基本特征

矮行星它們的特點(diǎn)是外幔和表面由冰凍的水和氣體元素組成的一些低熔點(diǎn)的化合物組成，有的其中混雜著的一些由重元素化合物組成的巖石質(zhì)的礦物質(zhì)，厚度占星體半徑的比例相對(duì)較大，但所占星體相對(duì)質(zhì)量卻不大，內(nèi)部可能有一個(gè)巖石質(zhì)占主要物質(zhì)組成部分的核心，占星體質(zhì)量的絕大部分，星體體積和總質(zhì)量不大，平均密度較小，一些大行星的衛(wèi)星也具有這種類似冰矮星的結(jié)構(gòu)，像木衛(wèi)二、三、四，土衛(wèi)一、六等。對(duì)于行星級(jí)的冰矮星來(lái)講，最大的是冥王星，直徑2370±20公里，最小的卡戎，直徑約800公里左右。像谷神星這樣的距太陽(yáng)較近的行星，表面的冰物質(zhì)主要是水，而冥王星和卡戎的表面冰物質(zhì)主要是水和熔點(diǎn)更低的甲烷、氮、一氧化碳等物質(zhì)。過(guò)去曾將這些矮行星算作小行星中的一類，直到2006年才將它們從一般小行星中分離出來(lái)，劃作單獨(dú)的一類，稱為矮行星，并把冥王星和冥衛(wèi)一歸入其中。

矮行星的這種星體結(jié)構(gòu)和它產(chǎn)生的地處太陽(yáng)系外圍的低溫環(huán)境和自身的質(zhì)量有關(guān)，一方面，太陽(yáng)的溫度不足以將它們的由氣體元素組成的低熔點(diǎn)物質(zhì)驅(qū)散，另一方面，它們自身原始質(zhì)量較小，星體本身不能將氫氦等較輕的輕元素氣體束縛住。

但星體收縮產(chǎn)生的熱量也不能將較重一些的氣體元素組成的化合物如水和碳?xì)浠衔锏韧耆?qū)散，而會(huì)保留下一部分，同時(shí)它的足夠的引力又使它足可以形成分層的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使較輕的物質(zhì)浮于較重的由重元素組成的巖石質(zhì)物質(zhì)的表面，并隨著星體以后的冷卻，在表面上凝固下來(lái)，因此，會(huì)形成具有這種物質(zhì)結(jié)構(gòu)的星體。

種類

國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)26屆會(huì)員大會(huì)的6A決議案，認(rèn)可冥王星是外海王星天體中新類型的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)類別的命名和精確性質(zhì)并沒(méi)有定義，但在決議前的辯論中成員曾以“冥王星對(duì)象”、“冥王星的天體”來(lái)稱呼，但前者有貶損的意味，并且在最后的草案中(6b)被摒棄了。

在進(jìn)行定義的初期過(guò)程中，這個(gè)類別（稱類冥行星）曾被定義為軌道周期超過(guò)200年的行星，而且軌道傾角比傳統(tǒng)大了許多。

符合類冥天體一類只適合于外海王星天體中軌道周期、傾斜、和扁率像冥王星的天體。矮行星可能屬于也可能不屬于這一類，但所有這些的都是矮行星。

除了冥王星之外，屬于這一類的天體仍都不明確，冥王星最大的衛(wèi)星卡戎如果歸類為矮行星時(shí)，可能會(huì)另成一類。鬩神星和列在上面候選矮行星之列，軌道周期都在下限附近，但軌道傾斜度和扁率都有各自的特性，然而這些不都是等于或大于冥王星的天體?？錃W爾的扁率和軌道傾斜則與類冥天體不盡符合。

大小與質(zhì)量

矮行星質(zhì)量和大小的上下限，在國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)會(huì)員大會(huì)的5A決議案中并沒(méi)有規(guī)范。

下限則是以能否達(dá)到流體靜力平衡的形狀概念來(lái)規(guī)范，但是對(duì)這類物體的大小和形狀尚未定義完成。在國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)的5號(hào)決議案原先建議的是質(zhì)量大于51?公斤，直徑超過(guò)800公里，但是在最后決議的5A案中未予以保留，因此以觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)提供的建議是要根據(jù)對(duì)象的歷史變化和構(gòu)成來(lái)作認(rèn)定。

根據(jù)部分天文學(xué)家的說(shuō)法，新定義可能會(huì)使矮行星的數(shù)量增至超過(guò)45顆。

家族成員

冥王星

冥王星曾被認(rèn)為是離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的一顆大行星，它繞太陽(yáng)運(yùn)行一周歷時(shí)248年之久，平均速度每秒只有3.0英里．它距離太陽(yáng)大約40天文單位，其表面溫度大概是-230攝氏度。關(guān)于冥王星的直徑大小問(wèn)題尚未定論，盡管已經(jīng)估計(jì)其最大值為3600英里（有人也測(cè)定它并不比月亮大，即在2170英里以下）。這一估計(jì)的依據(jù)是冥王星的細(xì)小視圓面在天空中運(yùn)行時(shí)對(duì)恒星的掩食情況。大小是地球的6分之一與5分之一之間，質(zhì)量只有地球的2000分之一。2015年7月14日，美國(guó)宇航局的新地平線號(hào)探測(cè)器飛越冥王星，測(cè)得冥王星直徑約2370km。

卡戎星

卡戎星是1978年華盛頓美國(guó)海軍天文臺(tái)的天文學(xué)家詹姆士·克裏斯蒂發(fā)現(xiàn)的。直到如今，它仍被看成冥王星的一顆衛(wèi)星。在冥王星赤道上空約1.9萬(wàn)公里的圓形軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，其運(yùn)行周期與冥王星自轉(zhuǎn)周期相等。雙行星系統(tǒng)，同步圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。另外，“卡戎”的直徑超過(guò)1000km，質(zhì)量約為190億億噸，大約是冥王星的一半，其密度與冥王星相似。有專家推測(cè)，遠(yuǎn)古時(shí)冥王星與一顆龐大天體發(fā)生了碰撞，導(dǎo)致一大塊碎片從中分離出來(lái)，最后形成了“卡戎”。5

鬩神星

鬩神星（Eris，厄里斯）在被正式命名前暫時(shí)編號(hào)為2003 UB313，名字暫稱為齊娜（Xena）。

相對(duì)于200多年前發(fā)現(xiàn)的谷神星和近30年前發(fā)現(xiàn)的卡戎，齊娜是一個(gè)完全陌生的新來(lái)者，她是在2003年被發(fā)現(xiàn)的。齊娜的公轉(zhuǎn)軌道是個(gè)很扁的橢圓，它公轉(zhuǎn)一周需要560年，離太陽(yáng)最近的距離是38個(gè)天文單位，最遠(yuǎn)時(shí)為97個(gè)天文單位。齊娜的直徑為2336±12千米，比冥王星略小?？茖W(xué)家說(shuō)，齊娜的大氣可能由甲烷和氮組成，如今它離太陽(yáng)太遠(yuǎn)，大氣都結(jié)成了冰；當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到近日點(diǎn)時(shí)，表面溫度將有所升高，甲烷和氮會(huì)重新變成氣態(tài)。至于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如今還只能猜測(cè)，有可能是冰和巖石的混合物，與冥王星類似。齊娜有一顆衛(wèi)星，科學(xué)家暫時(shí)稱之為加布里埃爾，他是好戰(zhàn)公主齊娜的隨從。

谷神星

谷神星（1 Ceres）是人們最早發(fā)現(xiàn)的第一顆小行星，由意大利人皮亞齊于1801年1月1日發(fā)現(xiàn)。其平均直徑為952公里，是小行星帶中最大最重的天體。谷神星4.6個(gè)地球年才繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周。

鳥神星

鳥神星（Makemake，馬奇馬奇）的直徑大約是冥王星的四分之三。鳥神星沒(méi)有衛(wèi)星。最初被稱為2005 FY9的鳥神星是由邁克爾·E·布朗領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在2005年3月31日發(fā)現(xiàn)的；2005年7月29日，他們公布了該次發(fā)現(xiàn)。2008年6月11日，國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將鳥神星列入類冥天體的候選者名單內(nèi)。類冥天體是海王星軌道外的矮行星的專屬分類，當(dāng)時(shí)只有冥王星和鬩神星屬于這個(gè)分類。2008年7月，鳥神星正式被列為類冥天體。2008年7月11日，國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將這顆天體定為矮行星，并以復(fù)活節(jié)島拉帕努伊族原住民神話中的人類創(chuàng)造者與生殖之神馬奇馬奇為其命名。

2016年4月27日，美國(guó)哈伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一顆小型黯淡衛(wèi)星，圍繞著星鳥神星運(yùn)轉(zhuǎn)。

妊神星

妊神星（Haumea，哈烏美亞）的質(zhì)量是冥王星質(zhì)量的三分之一。2005年，邁克爾·E·布朗領(lǐng)導(dǎo)的加州理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)在美國(guó)帕洛瑪山天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了該天體；2005年，奧爾蒂斯領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在西班牙內(nèi)華達(dá)

山脈天文臺(tái)亦發(fā)現(xiàn)了該天體，但后者的聲明遭到質(zhì)疑。2008年9月17日，國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)在矮行星IAUC 8976中發(fā)布了(136108)2003 EL61的命名公告，宣布將這顆矮行星命名為Haumea——夏威夷當(dāng)?shù)厣裨捴兄鞴苌蜕车纳?。它也是繼谷神星、冥王星、鬩神星和鳥神星后，太陽(yáng)系第五顆被命名的矮行星。至此，當(dāng)前已知的矮行星都有了自己的名字。隨后，世界各大媒體都報(bào)導(dǎo)了這一消息。簡(jiǎn)單的報(bào)導(dǎo)只簡(jiǎn)單提及了命名的事實(shí)，稍微豐富點(diǎn)的報(bào)導(dǎo)則提及了這一矮行星的古怪性質(zhì)，比如軌道傾角很大，自轉(zhuǎn)速度非常快，橄欖球似的外形，以及擁有兩個(gè)衛(wèi)星，等等。但其中的至少大多數(shù)都沒(méi)有觸及一個(gè)微妙的問(wèn)題：這顆矮行星是誰(shuí)發(fā)現(xiàn)的。

共工星

矮行星2007 OR10位于太陽(yáng)系邊緣的柯伊伯帶，距離地球約64億公里，直徑1535公里，大小在太陽(yáng)系矮行星中位列冥王星（Pluto，直徑2374公里）和鬩神星（Eris，直徑2326公里）之后排名第三，表面覆蓋含有甲烷的水冰，呈紅色。2007年，三名科學(xué)家施萬(wàn)布、布朗和拉比諾維茨首先發(fā)現(xiàn)這顆遙遠(yuǎn)的天體，此后一直用2007 OR10作為它的代號(hào)。2020年2月，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小行星中心正式以中國(guó)古代水神“共工”命名2007 OR10，而圍繞共工星運(yùn)行的小行星以“相柳”命名。

界定標(biāo)準(zhǔn)

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在過(guò)去，卡戎（冥衛(wèi)一）一直被視為冥王星的衛(wèi)星，因?yàn)榈饺缃穸歼€沒(méi)有明確的規(guī)范來(lái)區(qū)分“雙星”（這里指的是兩顆行星、矮行星或小行星）與附屬衛(wèi)星。在第26屆國(guó)際天文聯(lián)會(huì)會(huì)員大會(huì)原來(lái)的決議草案（5）中，卡戎可能成為矮行星，原因是：

卡戎的大小與形狀滿足成為行星的條件。（在最后決議中，皆成為矮行星的必要條件）

卡戎與冥王星的質(zhì)量比，使得兩者的質(zhì)心位置落在兩者之間的空間中，而非在冥王星表面內(nèi)的一點(diǎn)。

然而，這個(gè)定義在最后決議文本中并未被保留，在未來(lái)也不知是否會(huì)被加入。若相似的定義被采納，卡戎將成為矮行星的一員。

第二、第三和第四大的小行星（4號(hào)灶神星、2號(hào)智神星與10號(hào)健神星）也都可能成為矮行星，只要它們能達(dá)到流體靜力平衡的形狀（橢球體）。但當(dāng)前還沒(méi)有足夠佐證資料。

矮行星質(zhì)量和大小的上下限，在國(guó)際天文聯(lián)會(huì)會(huì)員大會(huì)的5A決議案中并沒(méi)有規(guī)范，沒(méi)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳舷?，即使一個(gè)比水星還大的天體，若未能將鄰近軌道的小天體清除掉，也許仍然會(huì)被歸類為矮行星。

命名時(shí)間

2006年國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)對(duì)太陽(yáng)系的成員做了定義，將“矮行星”定為新的天體分類，當(dāng)時(shí)列有3顆，分別為谷神星、冥王星及鬩神星Eris（2003 UB313）。2008年分別又增列了鳥神星Makemake（2005 FY9）及妊神星Haumea（2003 EL61），當(dāng)前計(jì)有5顆矮行星（2008/12/11）。

谷神星是西元1801年意大利的天文學(xué)家Piazzi所發(fā)現(xiàn)的，過(guò)去一直都被列為小行星，且為小行星群中體積最大的1顆，本體直徑為960×932公里，繞日公轉(zhuǎn)周期為4.60年，2006年的新行星定義之后改列為矮行星。

冥王星是西元1930年美國(guó)羅威爾天文臺(tái)的天文學(xué)家C.W.Tombaugh所發(fā)現(xiàn)的，在過(guò)去一直被視為9大行星之一。它在行星中是最小的1顆，比我們?cè)虑蜻€小，另其公轉(zhuǎn)軌道面相對(duì)于黃道的傾斜角17.1度遠(yuǎn)比其他行星大，再加上公轉(zhuǎn)橢圓軌道偏心率為0.249，使得其近日點(diǎn)在海王星的軌道之內(nèi)，因此數(shù)年以來(lái)冥王星算不算是行星的問(wèn)題不斷被提出來(lái)討論，2006年的新行星定義之后將其改列為矮行星。

Eris（2003 UB313）于2003年由美國(guó)Palomar天文臺(tái)的天文學(xué)家Mike Brown等所發(fā)現(xiàn)的，本體直徑約為2400公里比冥王星還大一些，因此發(fā)現(xiàn)后使得大家重新評(píng)估行星的定位問(wèn)題。2006年的新行星定義之后將其列為矮行星之一，是當(dāng)前體積最大的矮行星。

Makemake（2005 FY9）于2005年3月31日由美國(guó)Palomar天文臺(tái)的天文學(xué)家Mike Brown的團(tuán)隊(duì)所發(fā)現(xiàn)，被國(guó)際小行星中心編為第136472號(hào)小行星。2008年7月11日國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將其列為矮行星的第4顆。

Haumea（2003 EL61）于2005年7月29日由西班牙Sierra Nevada天文臺(tái)天文學(xué)家J. L. Ortiz及其研究團(tuán)隊(duì)在分析2003年過(guò)往資料時(shí)所發(fā)現(xiàn)。2006年9月7日被國(guó)際小行星中心編號(hào)為136108號(hào)小行星。2008年9月17日國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將此小行星歸類為第5顆矮行星，并以“Haumea”命名。

類冥矮行星

國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)在2006年的6a決議案認(rèn)為冥王星是海王星外天體的一種新類型的原型。這種類型的命名和確實(shí)的性質(zhì)當(dāng)前雖尚未被國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)指定，但會(huì)在未來(lái)做確認(rèn)；在尋求結(jié)論的辯論中，pluton和plutonian這兩個(gè)名字都被否決而未獲得通過(guò)。

在2008年6月11日，國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)的執(zhí)行委員會(huì)宣布了一個(gè)新名詞 － 類冥矮行星，其定義為：所有在海王星之外的矮行星都是類冥矮行星。

新發(fā)現(xiàn)

美國(guó)科學(xué)家在太陽(yáng)系內(nèi)冥王星以外的地區(qū)，發(fā)現(xiàn)了一顆新的矮行星2014 UZ224，美國(guó)小行星中心證實(shí)了它的存在。

密歇根大學(xué)天文學(xué)教授戴維·格德斯對(duì)美國(guó)國(guó)家公共電臺(tái)（NPR）表示，根據(jù)國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（正是該聯(lián)合會(huì)將冥王星降級(jí)為矮行星）公布的標(biāo)準(zhǔn)， 直徑約530公里的2014 UZ224應(yīng)屬矮行星，但可能會(huì)被認(rèn)為太小，而不能被稱作矮行星，這最終還需聯(lián)合會(huì)予以蓋棺定論。