הוויכוח המדעי על הגדרת מעמדו של פלוטו מעורר רגשות רבים הן בקרב אסטרונומים והן בציבור הרחב, ומעלה שאלה רחבה יותר: איך מגדירים כוכב לכת?

מי שהיו תלמידי בית ספר בתקופה שלפני שנת 2006 עדיין זוכרים כי במערכת השמש יש תשעה כוכבי לכת (פלנטות), שהרחוק שבהם הוא פלוטו: כוכב לכת זעיר ומרוחק הנמצא בקצה מערכת השמש. היום ספרי הלימוד מספרים לנו שבמערכת השמש יש רק שמונה כוכבי לכת. מדוע איבד פלוטו את התואר המכובד "כוכב לכת"? מה ההגדרה שלו היום? האם חוקרים נחושים יצליחו לשכנע את הקהילה האסטרונומית לשוב ולהעניק לפלוטו את המעמד שהיה לו בעבר?

כוכב לכת יוצא דופן

פלוטו התגלה בשנת 1930, על ידי קלייד טומבו (Tombaugh), שהשתמש בטכניקה של השוואת שני צילומי שמיים שצולמו בהפרש של ימים אחדים זה מזה. טכניקה מקובלת באותה תקופה לגילוי כוכבי לכת ואסטרואידים הייתה בעזרת "מצמוץ" בין תמונות. בניגוד לכוכבים, שמיקומם בצילומי השמיים נשאר קבוע, כוכבי לכת ואסטרואידים מופיעים במיקום שונה בכל תמונה. בעזרת מכשיר מיוחד המאפשר  צפייה בשתי התמונות במקביל, אחת בכל עין, ומעבר מהיר ביניהן, היה ניתן להבחין בעצם ש"זז".

במשך שנים זכה פלוטו לסטטוס של כוכב הלכת התשיעי במערכת השמש, אף שהיה קטן בהרבה מכוכבי הלכת האחרים. למעשה, המסה של פלוטו קטנה פי שישה ממסת הירח של כדור הארץ. אבל הירח שלנו מקיף כוכב לכת, ואילו פלוטו מקיף את השמש, ולכן נחשב לכוכב לכת ולא לירח.

פלוטו יוצא דופן במערכת השמש מבחינות רבות, לא רק מפאת גודלו. כוכבי הלכת הפנימיים, חמה, נגה, כדור הארץ ומאדים, מורכבים בעיקר מסלעים, כנראה בגלל קרבתם לשמש: הקרינה ורוח השמש פיזרו ודחקו החוצה את רוב הגזים שהיו במסלולם בזמן שנוצרו. כוכבי הלכת החיצוניים, לעומת זאת, מורכבים בעיקר מגזים (לפיכך הם מכונים "ענקי גזים"), ומסותיהם גדולות פי עשרה או יותר ממסות כוכבי הלכת הפנימיים. כוכבי הלכת האלה נוצרו רחוק מהשמש, בסביבה שהיו בה שפע גזים כגון מימן והליום, ולכן יכלו לתפוח ולשאוב עוד ועוד חומר מסביבתם. אם רואים את פלוטו ככוכב לכת, הרי שהוא חורג מן התמונה המסודרת שתיארנו כאן: כוכבי לכת סלעיים קטנים בקרבת השמש, וענקי גזים מסיביים הנעים במסלולים המרוחקים ממנה.

נוסף על כל אלו, לפלוטו מסלול מוזר מאוד סביב השמש: הציר שלו נוטה ב-17 מעלות יחסית למישור המִלְקֶה (המישור שבו כדור הארץ מקיף את השמש), בעוד ששאר כוכבי הלכת מקיפים את השמש בנטייה קטנה הרבה יותר. פלוטו יוצא דופן גם במסלולו: בעוד שרוב כוכבי הלכת מקיפים את השמש במסלול הדומה מאוד לעיגול, המסלול של פלוטו אליפטי מאוד. בממוצע, פלוטו הוא כאמור כוכב הלכת הרחוק ביותר מבין התשעה, אך בחלק מסוים ממסלולו הוא חוצה את מסלולו של נפטון, כוכב הלכת השמיני, ולמשך זמן קצר הוא קרוב יותר לשמש מנפטון!

מסלול אליפטי מאוד החוצה את המסלול של נפטון, ולפעמים הוא אפילו קרוב ממנו לשמש. מסלולי נפטון ופלוטו | איור: NASA
מסלול אליפטי מאוד החוצה את המסלול של נפטון, ולפעמים הוא אפילו קרוב ממנו לשמש. מסלולי נפטון ופלוטו | איור: NASA

להדק את החגורה

בשנת 1992 התגלה עצם לא מוכר הנע במסלול סביב השמש מעבר למסלולו של נפטון. אסטרונומים החלו לגלות עד מהרה עצמים נוספים, והבינו שאזור זה בחלל מאוכלס בגופים רבים. האזור שמעבר לנפטון, הדומה לחגורת האסטרואידים שבין מסלולו של מאדים למסלולו של צדק, קיבל את השם "חגורת קויפר", על שם האסטרונום ההולנדי-אמריקאי ג'ררד קויפר (Kuiper). חגורת קויפר מסיבית יותר מחגורת האסטרואידים, והגופים שבה מורכבים מסלעים ומהרבה מאוד קרח ומוצקים אחרים (כגון אמוניה ומתאן). כפי הנראה, החגורה הזו היא שריד של מערכת השמש הצעירה. ברוב נפחה של מערכת השמש, סלעים כאלה נשאבו לתוך כוכבי הלכת, אך מחוץ למסלול של נפטון לא היה שום גוף בעל מסה מספיקה כדי "לנקות" את החלל.

כבר בשנות התשעים, החלו מדענים רבים לשער שפלוטו הוא למעשה חלק מחגורת קויפר, ולא כוכב לכת בזכות עצמו. אמנם באותה תקופה לא הייתה הגדרה ברורה מה ייחשב לכוכב לכת, אך רבים טענו שאילו פלוטו היה כוכב לכת אמיתי, הוא היה צריך לנקות את מסלולו משאר הגופים של חגורת קויפר. העובדה שפלוטו היה "רק" חבר בחגורה ולא גוף בודד, נוסף על תכונותיו המשונות בהשוואה לכוכבי הלכת האחרים, הובילה לכך שמעמדו בקהילה המדעית היה מעורער.

בשנת 2005 התגלה גוף נוסף מעבר לנפטון, עצם סלעי גדול שקיבל את השם אריס (Eris). אריס הוא בעל מסה גדולה יותר מפלוטו, וגם הוא נע במסלול אליפטי סביב השמש, בתחום חגורת קויפר. לאחר תגלית זו היה ברור שההגדרה של פלוטו ככוכב לכת היא בעייתית מאוד. אם פלוטו הוא כוכב לכת, הרי שגם אריס המסיבי חייב להיות כוכב לכת. באיגוד האסטרונומים הבין-לאומי (IAU) החליטו כעבור חודשים אחדים לחדד את ההגדרה של כוכב לכת וקבעו כי גרם כזה (1) מקיף את השמש, (2) מספיק מסיבי לקבל צורה כדורית הודות לכבידה העצמית שלו, ו-(3) הוא פינה את מסלולו מגופים אחרים. על פי הגדרה זו, פלוטו, וכל שאר הגופים בחגורת קויפר, אינם נחשבים כוכבי לכת. מאז 2006 נחשבים פלוטו, אריס, ועוד עצמים אחדים בחגורת קויפר ל"כוכבי לכת ננסיים".

נקודה לזכות פלוטו: יש לו גם ירחים משלו. פלוטו (בחזית) עם ירחו הגדול, כארון | צילום: NASA
נקודה לזכות פלוטו: יש לו גם ירחים משלו. פלוטו (בחזית) עם ירחו הגדול, כארון | צילום: NASA

חוסר כבוד היסטורי

רבים התנגדו, כמובן, להחלטה. השינוי נראה מאולץ וחייב את כולם לשנות גם את תפיסתם לגבי מערכת השמש וגם את תוכניות הלימודים. כיום, קבוצה של חוקרים אמריקאים מנסים לבטל את הגזרה. במחקר הסוקר מאמרים באסטרונומיה שהתפרסמו מאז המאה ה-19, הם מראים כי הדרישה שכוכב לכת יפנה את המסלול שלו היא חדשה יחסית, להוציא מאמר אחד משנת 1802 שבו מופיעה הגדרה זו. נוסף על כך, טוענים החוקרים, גם כוכבי הלכת האחרים במערכת השמש לא פינו לחלוטין את המסלול שלהם, שכן כבר התגלו אסטרואידים המקיפים את השמש באותו מסלול של כוכבי הלכת האחרים, במרחק בטוח מכוח המשיכה שלהם, בנקודות יציבות הנקראות "נקודות לגראנג'".

החוקרים הציעו להחליף את הדרישה לפינוי המסלול בקריטריון המסה: כוכב לכת צריך להיות בעל מסה גדולה מספיק כדי לקבל צורה כדורית כתוצאה מכוח המשיכה העצמי שלו. גופים מסיביים נוטים להתארגן בשכבות של חומרים כבדים וקלים, ויכולים לפתח גיאולוגיה פעילה, כלומר מתרחשות בהם יצירת סלעים על ידי יציאה של מגמה מהחלקים הפנימיים החמים של כוכב הלכת והשמדה של סלעים על ידי שקיעה שלהם חזרה לתוך החלק הפנימי. לעומת זאת, גופים קלים יותר נשארים בגדר ערמות לא-מסודרות של סלעים שקובצו יחד על ידי משיכה הדדית. גופים כאלה קיבלו עד היום את הסטטוס של אסטרואידים, שביטים ואולי כוכבי לכת ננסיים.

נראה שהדיון על מקומו של פלוטו והגדרת כוכבי הלכת ימשיך להתנהל. מצד אחד, שלילת המעמד של כוכב לכת מפלוטו משליטה סדר במערכת השמש והולמת את המודלים העדכניים המתארים היווצרות כוכבי לכת. החלטה זו מוציאה את כל הגופים הידועים והגופים שיתגלו בעתיד בחגורת קויפר אל מחוץ לרשימה של כוכבי הלכת. אם נגלה עצמים דומים סביב כוכבים אחרים, ההגדרה החדשה תעזור להבין אם מדובר בכוכבי לכת (exo planets) או בכוכבי לכת ננסיים.

מצד שני, לא היה כל כך נורא אילו פלוטו היה נותר "כוכב לכת של כבוד", משיקולים היסטוריים (כמותם יש רבים בתחום האסטרונומיה), וההגדרות החדשות היו חלות רק על גופים נוספים המתגלים במערכת השמש או סביב כוכבים אחרים. כך או כך, פלוטו נותר עצם מעניין למחקר. הגשושית ניו הורייזנס חלפה ליד פלוטו וצילמה אותו בשנת 2015, וכיום היא נמצאת בדרכה לחקור עצמים נוספים בחגורת קויפר.

2 תגובות

  • משה

    מעניינת הקביעה לגבי קרינת השמש וענקי הגז

    בכתבה נכתב: "הקרינה ורוח השמש פיזרו ודחקו החוצה את רוב הגזים שהיו במסלולם בזמן שנוצרו". זו הערה מעניינת, היות וכבר זמן רב ידוע לנו על מערכות פלנטריות שכוללות כוכבי לכת דמויי צדק במסלולים הקרובים יותר מזה של מרקורי. חלקם מסיביים הרבה יותר. איך הדבר מתיישב עם הנ"ל?

  • גיא ניר

    היווצרות מערכות של פלנטות זה

    היווצרות מערכות של פלנטות זה דבר מסובך, ויש היום כל מיני מודלים שמסבירים את התנועה של כוכבי הלכת מהמקום בו הם נוצרו לאיפה שהם היום (מודל "ניס" למשל). כוכבי לכת מסיבים שעשויים בעיקר מגז נוצרים רחוק מהכוכב שלהם אבל יכולים "לנדוד" פנימה על ידי אינטראקציה עם אסטרואידים במסלולים קרובים. גם האינטראקציה בין כוכבי לכת שונים יכולה להשפיע על המיקום בו כוכב לכת מסיים את נדידתו. קיימות סיטואציות בהן כוכבי לכת ענקיים מגיעים קרוב לכוכב שלהם על ידי נדידה וקיימות סיטואציות בהן הם נשארים רחוק מהכוכב שלהם (במקרה של מערכת השמש שלנו, כנראה שצדק ושבתאי התקרבו מאד לשמש ואז נדדו חזרה החוצה למיקומם הנוכחי). אז הגיוני שנגלה כוכבי לכת כאלה בכל מיני מסלולים. בנוסף, צריך לזכור שבהרבה מקרים מאד קל לגלות כוכבי לכת ענקיים במסלולים מאד קרובים לכוכב שלהם (זו הסיבה שבמשך שנים אלו היו הדוגמאות היחידות של כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים שהיו ידועים). כוכב לכת גדול וקרוב גורם לתנועה יותר מורגשת של הכוכב שהא מקיף (מה שמאפשר לנו לגלות הזזה של הספקטרום של הכוכב). בנוסף, לכוכב לכת קרוב יש סיכוי גבוה יותר יעבור בינינו לבין הכוכב שלו, מה שמאפשר גילוי על ידי ליקוי או להסתרה חלקית של הכוכב. ככל שכוכב הלכת גדול יותר, כך ההסתרה חזקה יותר ויותר קל לגלות אותה במדידה. זו הסיבה שהתגלו הרבה מקרים שבהם כוכב הלכת הענקי קרוב לכוכב שלו.