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| 軌道特性 エポック 2006 年 3 月 18 日 (DD 2453800.5) | |
|---|---|
| 長半径 | 5,906,450,638 km (39.48218387 au) |
| アフェリア | 7,375,927,931 km (49 31 au) km |
| 近日点 | 4,436,824,613 km (29 66 au) km |
| 偏心 | 0 25 024 871 |
| 革命の時代 | 90,613.3058d (248 日 31 日 7.34 時間) |
| 平均軌道速度 | 4.74km/秒 |
| 傾ける | 17.14175° |
| 昇順ノード | 110.30347° |
| 近日点引数 | 113.76329° |
| 平均的な異常 | ? |
| カテゴリ | 太陽系外縁天体 |
| 身体的特徴 | |
| 寸法 | 2,306±20km [ 1 ] |
| 質量 | 1.314±0.018×10 22kg |
| 密度 | 2.03±0.06×10 3 [ 1 ] kg/m3 |
| 表面重力 | 0.655m/s² |
| リリース速度 | 1.3km/秒 |
| 自転周期 | 6.387日 (6日9時間17分、 逆行性） |
| スペクトル分類 | |
| 絶対的な大きさ | |
| アルベド | 0.60 |
| 温度 | 最小: 33K 平均: 44K 最大: KK55 |
| 発見 | |
| 発見者 | クライド・W・トンボー |
| 日付 | 1930 年 2 月 18 日 |
| 指定 | 冥王星 |
冥王星(正式名称は(134340) Pluto ) は、太陽系で既知の準惑星としては 2 番目に大きく、太陽を周回する既知の天体としては10 番目に大きいです。元々は太陽系で最小の惑星と考えられていましたが、2006 年 8 月に国際天文学連合によって準惑星のランクに降格されました。太陽の周りを 29 から 49 天文単位の距離で公転しており、カイパーベルトに属しています。これは発見された最初の海王星横断天体です。
1930年にクライド・トンボーによって発見されて以来、冥王星は太陽系の9番目の惑星とみなされてきました。 20世紀末から21世紀初頭にかけて、太陽系外縁部で同様の天体、特に冥王星よりわずかに大きく質量の大きいエリスが発見されました。この発展により、国際天文学連合 (IAU) は2006 年 8 月に惑星の概念を再定義し、その日以来、ケレス、冥王星、エリスは準惑星として分類されました。 IAUはまた、冥王星を海王星横断天体の新しいカテゴリーのプロトタイプとすることも決定した。この命名法の変更に続いて、冥王星は太陽系の小天体のリストに追加され、小天体のカタログで番号 134340 が割り当てられました。
冥王星は主に岩石とメタンの氷で構成されていますが、水の氷でも構成されています。その直径は月の約3分の2です。冥王星とその大型衛星カロンは、一般に二重系に属すると考えられています。なぜなら、この 2 つの天体間の質量差は、太陽系のすべての小惑星と衛星のペアの中で最も小さいものの 1 つであり (2 対 1 の比率)、特になぜなら、それらの軌道の重心は2 つの天体の一方の内側にないからです。 2005 年には、他の 2 つの非常に小さな天然衛星、ニクスとヒドラも発見されました。
これまで冥王星付近を飛行した探査機はありませんでしたが、ニューホライズンズ探査機は、冥王星系を探索するために 2006 年 1 月にNASAによって打ち上げられ、64 億キロメートルの旅を経て、2015 年夏にフライバイが計画されました。
歴史的
発見
冥王星は、海王星の軌道の乱れを説明する天体の探索中に 1930 年に発見されました。この仮説は、パーシバル ローウェルによって惑星 Xとして提案されました。
事業で財を成したローウェルは、1894年にアリゾナ州の標高2,000メートル以上に天文台を建設し、海王星の先にある第9惑星の探索を開始した。彼は、その軌道を研究することで後者の発見につながったのと同じ方法に従おうと考えましたが、当時の機器の精度では軌道の異常を正確に測定することができなかったため、彼はそれに頼らざるを得ませんでした。 「ウラヌス」のもの。その惑星 (「X」と名付けられました) は 47.5 天文単位に位置し、周期は 327 年、質量は海王星の 5 分の 2 となります。 1905 年に、彼は最初の 3 年間の写真キャンペーンを開始しましたが、これは決定的なものを何も生み出しませんでした。特に、その後実証されたように、このプログラムは黄道に焦点を当てており、冥王星の強く傾斜した軌道が当時黄道を外していたためです。写真のフィールド[ 2 ] 。ローウェルは、特に競争相手が現れたとき、ウィリアム・ピッカリングという選手が現れると、諦めず、努力を倍加することを決意しました。 1908年、彼は2つの地球質量のうち「0」と名付けた惑星が52天文単位の距離に存在し、周期が373年であると発表した。 1911年、ローウェルは写真分析を目的とした機械を入手し、より迅速に写真を比較できるようにし（星の動きの可能性を特定するために、2つのシリーズの写真が数日間隔で撮影されました）、新しい写真シリーズを開始しました。新たな失敗により、彼は惑星 X への興味を失うことになります。
パーシバル・ローウェルは 1916 年に亡くなりましたが、妻との相続問題により最終的に天文台の予算は減りましたが、金銭の問題を気にせずに研究を続けることが遺言に残されていました。しかし、10 年後、天文台には新しい機器が必要になりました。パーシバル・ローウェルの弟であるアボット・ローレンス・ローウェルは、13 インチ望遠鏡の建設に 1 万ドルを寄付することに同意し、クライド・W・トンボーは惑星 X の探索で空の地図を注意深くマッピングするというこの重労働の操縦を担当することになる。トンボーは作業計画を再構成し、惑星の動きを認識する可能性を高めるために、2 枚ではなく 3 枚のショットを撮ります。 3 回目の写真シリーズは 1930 年 1 月 29 日に終了し、その後写真乾板の分析が始まりました。 2月18日午後4時、彼は1月23日と29日に撮影した2枚の写真で、等級+15の点がプレートから別のプレートへ移動していることに気づいた。ローウェル天文台のチームは、発見を確認するために追加の写真を撮影した後、1930 年 3 月 13 日にハーバード大学天文台にそのニュースを電報で送りました。
この惑星は、ローマの冥界の神と、冥王星の最初の 2 文字をイニシャルとするパーシヴァル・ローウェルにちなんで名付けられました。そのイニシャルは冥王星のシンボル(?)を形成しています。この名前は、イギリスのオックスフォードに住む 11 歳の少女、ベニシア バーニーによって提案されました。
その後、できるだけ正確にその軌道を決定するために、多くの天文台がこの新しい惑星の観測を開始しました。振り返ってみると、冥王星は1909年に遡る写真乾板で観察されている[ 3 ] 。
冥王星と惑星X
冥王星の発見はもともと、天王星と海王星の軌道で観察された擾乱を説明するための惑星の体系的な探索と関連していましたが、冥王星がパーシバル・ローウェルが探していた惑星Xであるという事実にはすぐに疑問が投げかけられました。
現時点では、冥王星は非常に遠いため、その直径を正確に測定することはできませんが、その低い光度と明らかな円盤の欠如は、すでに知られている地球型惑星と同等の大きさで、おそらく水星よりも大きいが、それ以下のかなり小さな天体であることを示唆しています。当時私たちは火星だと思っていた[ 4 ] 。したがって、冥王星が海王星と天王星の軌道の擾乱の原因ではないことがすぐに明らかになり、天文学者は冥王星に似た他の多くの天体が海王星を越えて太陽の周りを周回している可能性があると想像するようになりました。そして、太陽系は、天体を族、地テル惑星、巨大惑星、「超海王星天体」ごとにグループ化したいくつかのゾーンで構成されている可能性があると考えられます[ 4 ] 。この仮説は、後に 1940 年代から 1950 年代にかけてケネス・エッジワースとジェラルド・カイパーによって正式なものとなり、現在ではカイパーベルトとして知られています。
冥王星の小さいサイズと惑星を調和させるために、実際にはもっと大きく、よほど密度が高くなくても質量が大きくなる可能性がある惑星の非常に反射性の高い表面上の明るい点が考えられます。必要] 。
1978 年にその衛星であるカロンが発見された[ 5 ]ことで、冥王星の質量と大きさに関する多くの問題が解決されるでしょう。これにより、冥王星/カロン系の質量をさらに減らすことが可能になり、鏡面反射理論の反対者が提示した最小推定値よりもさらに小さくすることができました（その後完全に無効になりました）。今日の天文学者は、冥王星の直径は月よりもはるかに小さく、その質量はその構成（主に氷）と一致してそのほんの一部にすぎないことに同意しています。 1970年代、ボイジャー探査機の軌道の計算により、海王星の質量が以前の仮説よりも小さいことが示され、この新しい測定を考慮すると、不確実性にもかかわらず、惑星天王星と海王星の動きの相違は無視できるほどになりました。測定の精度は機器の精度に関係します。
惑星のステータス
20世紀の終わりに向けて、惑星としての冥王星の地位はますます疑問視されるようになりました。
一方で、冥王星の軌道に非常に近い軌道を持ち、海王星と2:3の共鳴関係にある天体と同様の天体が多数発見されている。プルティノとして知られるこのタイプの天体は 2006 年 2 月に約 150 個確認されており、これは冥王星が多かれ少なかれ巨大な天体からなる広大なファミリーの最大の代表であることを示す傾向にあります。
2005 年に冥王星よりわずかに大きい直径と質量を持つ (136199) エリス[ 6 ]が発見されたことは、議論の再開に貢献しました。エリスの直径は、当初 3,600 km と推定されていたが（当時は冥王星より著しく大きかった）、減少幅（2,400 km ±）で修正されたとしても、現在（2006 年）でも冥王星の直径と同じ桁のままである。 100キロ）。 2007 年 6 月 14 日にサイエンス誌に掲載された研究によると、その質量は冥王星の質量よりも約 27% 大きいでしょう。この時期には、太陽系の 10 番目の惑星として定期的に発表されている2005 会計年度9 の(90482) オルカスや (90377) セドナなど、他の多くの天体も発見されました。
その後、一部の科学者は冥王星を小惑星または海王星横断天体として再分類することを提案しています。小惑星センターのブライアン・マースデンのように、その発見の歴史的重要性から、両方の地位をそれに与えることに傾いている人もいます。マースデンは1999年2月3日、冥王星が10,000個の小惑星をリストしたカタログの10,000番目の天体として分類されると発表した。 10,000 というラウンドナンバーは、この達成されたカウントの「祝賀」を記念して冥王星に割り当てられます。
歴史的に、最初に発見された 4 つの小惑星 ((1) ケレス、(2) パラス、(3) ジュノー、(4) ベスタ) も数十年間惑星とみなされていたことに注目するのは興味深いことです (それらの寸法は大きく変わりません)。 . 当時は正確には知られていませんでした）。 19世紀初頭の天文文献の中には、11 個の惑星 (天王星と最初の 4 個の小惑星を含む) について言及しているものがあります。 5 番目の小惑星((5) アストレー) は、海王星が発見される直前の 1845 年に発見され、その後数年間に他の小惑星がいくつか発見されました。それらは今でも「小惑星」と呼ばれていますが、今日ではもはや「惑星」とは見なされません。
これは、2006年8月24日にチェコで開催された第26回会議において、天体の命名とその地位を担当する国際レベルの天文学の調整機関である国際天文学連合に宛てた最後の言葉である。共和国は、1週間の議論の末、冥王星を惑星ではなく準惑星として再分類することを決定した[ 7 ] 。マイナー オブジェクト番号 134340 は、2006 年 9 月 7 日に割り当てられました[ 8 ] 。
それにもかかわらず、投票後、この新しい定義の科学的妥当性と採用方法に異議を唱え、主にアメリカ人である300人以上の惑星学者と天文学者の署名を5日間で集めた請願書[9]が立ち上げられた。別のより適切な定義についての考察。
冥王星の探検
冥王星は、地球からの距離が遠く、質量が非常に小さいため、宇宙探査にとっては困難な目標であり、そのためまだ宇宙探査機が訪問しておらず、これが入手可能なデータが少ないことの一部を説明しています。
最終的には探査機ボイジャー1号が到達する可能性もあったが、タイタン（土星の衛星）と土星の環の探査の方が重要と判断され、冥王星とのランデブーには両立しない軌道となった[ 10 ] 。理論的にはボイジャー2号もこれを達成できたかもしれないが、その軌道は海王星を横切っていたであろう[ 10 ] …
2000年、NASAは予算上の理由で、2012年頃までに冥王星とカロンのカップルと少なくとも1つのカイパーベルト天体を飛行させることを目的としていた冥王星カイパーエクスプレスミッションを中止した。最終的には、同様のミッションであるNew Horizonsに置き換えられました。したがって、2006 年 1 月 19 日に打ち上げられたニューホライズンズ探査機は、冥王星を訪問する最初の探査機となり、木星の重力の助けを借りて、2015 年の夏に準惑星に可能な限り近づいて到着します。 64億キロ。観測は最接近通過の約５カ月前から始まり、その後も約１カ月継続する予定。この探査機には、冥王星とその衛星カロンの地質学的および形態学的特徴を決定するためだけでなく、それらの表面を構成する元素の地図を作成し、冥王星の大気（組成と大気）を研究するために、画像機器、分光計、その他の測定装置が搭載されています。逃走率）。このミッションでは、2022年頃にカイパーベルト天体への接近飛行も計画されている。
軌道
特徴
太陽系の古典的な惑星と比較すると、冥王星の軌道は黄道面 (17.14175°) に対して大きく傾斜しており、離心率 (0.24880766) があります。古典的な惑星の軌道は準円形で黄道と同一平面上にあります（水星のみが大きく傾斜（7°）し離心（0.2）した軌道を持っています）。その結果、冥王星の近日点は黄道面から 8.0 天文単位以上に位置し、準惑星はその軌道上のある時点では海王星よりも太陽に近くなります。
冥王星系のもう 1 つの特徴は、冥王星とカロンのカップルの重心が最初の天体の内部ではなく、2 つの天体の間の真空に位置していることです。
冥王星の軌道は非常に偏心しており、他の多くの天体の軌道と交差しています。これらのハデオクルーザーは、番号が付けられた小惑星のうち、（2004 年 7 月時点で）10 隻の内側グレイザー（(5145) フォルスを含む）、24 隻の外側グレイザー（(19521) カオスを含む）、17 隻の巡洋艦（(38628) フーヤを含む）、および 37 の共軌道 ( (20000) ヴァルナ、(28978) イクシオン、(50000) クアオールを含む)。
太陽までの距離
軌道の顕著な離心率により、冥王星と太陽の間の距離は、近日点で 29 天文単位、遠日点で 49 天文単位の間で変化します。
近日点付近では、冥王星は海王星よりも太陽に近くなります。しかし、冥王星の近日点は、その軌道の傾きを考慮すると、海王星の軌道内ではなく、黄道よりもかなり上にあります。これは、1979 年 2 月 7 日から 1999 年 2 月 11 日までのケースでした。数学的な計算によると、この現象は 1735 年 7 月 11 日から 1749 年 9 月 15 日までのわずか 14 年間と、1483 年 4 月 30 日から 1483 年 7 月 23 日までの 20 年間だけ発生しました。 1503. 最近の研究では、海王星の軌道内での冥王星の通過は、最小限の変動で交互に約 13 年と 20 年続くことが示唆されています。
軌道共鳴
冥王星は海王星よりも太陽に近いことがありますが、2 つの天体の軌道が交差することはありません。冥王星の軌道の節（軌道が黄道面と交差する点）は海王星の軌道の外側にあります。実際、2 つの軌道の最も近い点は 6.4 天文単位離れています。
冥王星は海王星と 3:2 の軌道共鳴で太陽の周りを回っています。つまり、冥王星は太陽の周りを 2 周し、海王星は 3 周します。この共鳴は安定しています。冥王星の軌道の乱れは海王星の引力によって修正されます。この現象のため、冥王星と海王星が 18.9 天文単位よりも近づくことはありません。冥王星は常に海王星から、たとえば土星から遠ざかるのと同じくらい離れています。海王星が 2 つの軌道が最も近づく点を通過するとき、共鳴は 50° を超える角度分離を維持し、冥王星は海王星のほぼ 30 天文単位の後方に留まります。本当の接近点は軌道の反対側にある。冥王星の遠日点から約30年が経った今でも、海王星は冥王星を「追い越している」。
他の海王星横断天体は海王星とそのような 3:2 の軌道共鳴を持ち、冥王星にちなんでプルティノと呼ばれます。
身体的特徴
回転
冥王星は 6.387 日ごとに自転し、その回転軸は公転面に対して 57.5°傾いていますが、これは太陽系ではかなり高く、異例です (同等の傾きを持っているのは天王星だけです)。
潮汐力の作用により、冥王星の自転周期は、冥王星の主衛星であるカロンの公転周期と同期するまで制限されます。2 つの周期は等しいため、カロンは冥王星の表面の同じ点に対して常に垂直です。したがって、カロンは冥王星の空で動かないように見えます。
質量と寸法
冥王星の直径は、物理パラメータの中で最も知られておらず、測定が最も困難なパラメータの 1 つであり、密度などの他の導出パラメータの不確実性の主な原因となっています。その非常に長い距離とその小さなサイズの組み合わせにより、冥王星の円盤を正確に分解することが不可能になり、そのため、ハッブル宇宙望遠鏡を使っても、補償光学を備えた地上の機器を使っても、その寸法を「直接」測定することができなくなります。冥王星による星の掩蔽とカロンによる冥王星の掩蔽に基づく現在の測定値は正確には一致しておらず、これらの違いの説明は、特に準惑星の大気に関するデータの分析に使用されるモデルに依存します。一般に受け入れられている直径 2,306±20 キロメートルの値と誤差の範囲には、実際には、異なる測定方法による結果の差異が含まれています[ 1 ] 。
冥王星の質量は、その直径と同様に、発見後の数十年間で大幅に過大評価されてきました。最初の推定値は水星と火星の間の大きさを想定していたが[ 4 ] 、観測機器の改良に伴い継続的に下方修正されてきた。 1978 年のカロンの発見により、ケプラーの第 3 法則を適用することで、惑星対の総質量をより正確に決定できるようになりました。冥王星の質量は現在、1.314×10 22 kg [ 1 ]と推定されており、これは月の質量の 5.6 分の 1 です。
その質量と直径を考慮すると、冥王星は月と、 木星、土星、海王星の 6 つの自然衛星(ガニメデ、タイタン、カリスト、イオ、エウロパ、トリトン) よりも小さく、質量も小さくなります。
内部構成
冥王星の内部構成は現時点では不明です。差別化があれば、岩だらけの核が存在する可能性があります。その表面では、赤外観測によって極でメタン氷 (CH 4 ) が検出され、その大きさは太陽からの距離に応じて変化するキャップの中にあります。すべての岩石惑星と同様に、地殻の下には氷のマントルがある可能性があります。
雰囲気
冥王星には重要な大気がありません。それは、90% の窒素(N 2 )、10% の一酸化炭素(CO)、およびメタン (CH 4 ) で構成され、固体窒素と熱力学的平衡にあるガスの薄いエンベロープに囲まれています。そして、物体が太陽に近づくと、表面から一酸化炭素が氷になります。冥王星が近日点から遠ざかると、大気の一部が凍結して地表に落下します。近づくと表面温度が上昇し、窒素が昇華します。汗が皮膚から蒸発するのと同じように、この昇華によって表面が冷却され、冥王星の温度は予想よりも 10 K 低いことが研究で示されています。
冥王星の大気は 1985 年の恒星の掩蔽中に発見され[ 12 ] 、1988 年の別の掩蔽によって確認されました。大気を持たない物体が星の前を通過すると、その背景の星は残忍な方法で視界から消えます。冥王星の場合、隠れた星の明るさは徐々に減少しました。この光度曲線の変化から、0.15 Pa、つまり地球の約 1/700,000 の薄い大気が決定されました。この大気は、惑星が近日点にあるときにのみ存在し、太陽から遠ざかると凍結します。
2002年、ブルーノ・シカルディ[ 13 ] 、ジム・エリオット[ 14 ] 、ジェイ・パサチョフ[ 15 ]が率いるいくつかのチームによって、冥王星による別の恒星食が観察された。驚くべきことに、冥王星は 1988 年よりも太陽から離れているため、より寒くなっているにもかかわらず、大気圧は0.30 Pa と推定されました。現在有力な仮説は、冥王星の南極が1987年に120年ぶりに影から現れ、その後余剰の窒素が南極冠から昇華したというものだ。この過剰な窒素がもう一方の極で凝縮するまでにはおそらく数十年かかるでしょう。
惑星系
説明
冥王星には 3 つの天然衛星があり、その中で最大のものは 1978 年に確認されたカロンです。ニックスとヒドラという名前の 2 つの小さな衛星 (2006 年 6 月までは仮称 S/2005 P 1 および S/2005 P 2 として知られていました) は 2005 年に発見されました。 。
冥王星の衛星の分布は星系の中心に集中しています。潜在的に、衛星は冥王星の丘球の半径の最大 53% (または約 600 万 km) を順方向に、逆行方向に 69% 周回することができますが、冥王星系はこのゾーンの内側 3% 以内に狭まっています。 。比較のために、プサマシーは海王星をその丘の球の半径の 40% で周回しています。ニクスとヒドラの発見者の言葉を借りれば、冥王星系は「非常にコンパクトで、ほとんどが空である」 [ 16 ] 。
カロン
カロンは1978年に発見された[ 5 ] 。冥王星と比較すると、カロンは非常に大きな衛星（直径は冥王星の半分）であり、両方の天体の重心は冥王星の表面を超えて位置しています（冥王星の半径の 2 つ分より少し多い）。これは、太陽系のこの種の系としては最大の系であり ((617) パトロクロスなど、いくつかの連星小惑星もこの特徴を持っています。太陽と木星の重心も前者の外側にあります)。連星小惑星系。
冥王星とカロンも両方とも同期回転しています。カロンは常に冥王星に対して同じ面を示し、冥王星はカロンに対して同じ面を示します。これは、このサイズの 2 つの天体としては太陽系では珍しい事実です (繰り返しになりますが、一部の連星小惑星にはこの性質があります)。
カロンの発見により、二重系の総質量を特定し、それが以前の推定値よりも小さいことを判断することが可能になりました。実際、これにより天文学者は冥王星の大きさの推定を完全に修正することになりました。冥王星は当初、水星より大きく（直径約6,800kmと考えられていた）、火星より小さいと考えられていたが、観測された天体は1つだけだった（カロンと冥王星の区別がつかなかった）という事実に基づいて計算された。 ）。二重系が発見されると、冥王星の大きさの推定は下方修正されました。今日、最新の機器を使用すれば、冥王星の円盤を区別し、そのサイズを直接決定することが可能です。<