Cum am ucis-o pe Pluto: Mike Brown Understand article

Tradus de Mircea Băduţ. Să schimbi lumea e ceva uimitor. Mike Brown a schimbat Sistemul Solar. Eleanor Hayes ne explică.

Pluto
© Calvin J Hamilton
(www.solarviews.com)

Până în 2006, probabil că cei mai mulţi non-astronomi gândeau că Sistemul Solar este imuabil şi de ne contestat. Asta până ce s-a decis că Pluto nu este de fapt o planetă. Iată-l pe Mike Brown, care a pecetluit neintenţionat soarta lui Pluto şi ne-a declanşat o nouă înţelegere asupra a ceea ce este – şi ceea ce nu este – o planetă.

Povestea începea spre sfârşitul secolului al XIX-lea, cu căutarea Planetei X, cea de-a noua planetă din Sistemul Solar. În 1846, astronomii au observat că orbita lui Uranus în jurul soarelui era perturbată de ceva; acest “ceva” s-a dovedit a fi planeta masivă gazoasă Neptun. Când a părut (incorect) că şi orbita lui Neptun era la rândul ei perturbată, astronomii au presupus existenţa unei alte planete masive, chiar şi mai depărtată de Soare: Planeta X.

Pentru o planetă atât de mare/perturbantă, Planeta X se dovedea remarcabil de greu de găsit. Când, în sfârşit, Clyde Tombaugh a descoperit-o, în 1930, a devenit clar de ce. Numită “Pluto” la sugestia unei şcolăriţe de 11 ani, nou-descoperita planetă era mică, cu un diametru de numai trei sferturi din Luna noastră. Aşa cum Mike Brown – profesor de astronomie planetară la Institutul de tehnologie din California (Caltech)w1, SUA – spune, “Majoritatea oamenilor cred că Pluto este un corp major din Sistemul Solar – deseori fiind considerat având mărimea planetei Mercur. Dar este greşit!”

Sistemul Solar, până în 2006. Planetele sunt reprezentate la scară, dar nu şi distanţele dintre ele. De la stânga la dreapta: Soarele, Mercur, Venus, Părmânt, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun şi Pluto. Clicați pe imagine pentru a o mări
© Calvin J Hamilton (www.solarviews.com)

Deşi prin anul 1930 Pluto era considerat ceva mai mare şi mai masiv decât este acum, astronomii recunoşteau de pe atunci că orbita sa este stranie. Celelalte planete călătoresc în jurul Soarelui pe orbite circulare, orbite ce formează un disc plat. În schimb orbita lui Pluto este alungită şi înclinată cu aproximativ 20°. Încă de la descoperirea sa, “Pluto a fost văzută ca planeta ciudată de la marginea Sistemului Solar”, declară Mike.

Neptune
© Calvin J Hamilton
(www.solarviews.com)

După aproape 60 de ani, totuşi, “Pluto începea dintr-o dată să aibă sens, deoarece – odată cu dezvoltarea camerelor fotografice digitale şi a telescoapelor mari – astronomii au devenit mai perfecţionaţi în a găsi obiecte depărtate din Sistemul Solarm, dincolo de Neptun”. Primul din aceste obiecte a fost găsit în 1992, şi într-o decadă i-au urmat cam 500 de obiecte – toate descoperite în acelaşi mod în care Clyde Tombaugh a găsit Pluto – capturând imagini repetate şi căutând mişcările dintre ele. Acest grup de obiecte este acum cunoscut ca Centura Kuiper. Toate au orbite similare cu Pluto – alungite şi înclinate – iar, în 2002, deşi Pluto era de departe cea mai mare dintre aceste obiecte, “era clar că Pluto face mai degrabă parte din Centura Kuiper decât din sistemul planetar, dar mulţi oameni se încăpăţânau să o numească planetă”.

Pluto ar fi putut rămâne planetă, dacă n-ar fi existat o noapte frustrant de noroasă din decembrie 1999. Neputând folosi telescopul, Mike a cerut unui coleg să verifice, “cred că se vede o planetă dincolo de Pluto”. El subliniase că obiectele mici din Centura Kuiper au fost descoperite prin mici cercetări punctuale. El crede că dacă numai astronomii ar privi cerul, ei s-ar uita după ceva mai mare decât Pluto.

“Pariez că în cinci ani se va găsi o planetă dincolo de Neptun. Eram convins că o va găsi cineva, dar speram să fie eu acela!”

Hotărât să câştige acest pariu, Mike şi-a propus să stabilească cea mai bună combinaţie de telescoape şi de camere foto pentru a monitoriza cerul. “De fapt astronomii au avut dificultăţi în a urmări părţi mari de cer în ultimii 50-60 de ani. Clyde Tombaugh a folosit plăci fotografice ataşate la telescop, dar spre sfârşitul anilor 1990 astronomii foloseau camere foto digitale. Acestea era mult mai sensibile, dar nu grozave la a prinde porţiuni mari de cer.”

O cameră foto digitală nu poate acoperi mult cer, dar 112 camere alăturate i-au dat lui Mike cea mai mare cameră foto digitală din lume la acel moment. El a ataşat-o la telescopul de câmp lat de la Observatorul Palomar al Caltech, California, şi – printr-o conexiune cu microunde – a putut să direcţioneze telescopul de pe propriul calculator. Acest cablu este una dintre piesele favorite ale lui Mike. “În cei zece ani de când lucrez la acest telescop aproape noapte de noapte, nu a trebuit niciodată să merg la Palomar – o călători de trei ore de acasă. În schimb, am putut face lucrurile pe care le face orice om căsătorit şi având copii.”

Noapte după noapte, Mike şi colegii săi, Chad Trujillo şi David Rabinowitz, au putut îndrepta telescopul spre un petec de cer de unde să captureze trei imagini în decurs de trei ore. Un grup de calculatoare a comparat apoi imaginile pentru a identifica eventuale mişcări. “Calculatorul este OK, dar ochiul este şi mai bun în a da de-o parte zgomotul din imagine – micile scintilaţii pe care le produce camera foto. În fiecare dimineaţă calculatorul alegea o sută sau două de obiecte în mişcare, şi eu reluam comparativ imaginile, căutând ceva care se mişcă cu adevărat.”

“Poţi spune o mulţime de lucruri despre un obiect din aceste imagini. În Sistemul Solar totul se mişcă, aşa că poţi spune că un obiect este în Sistemul Solar dacă el se mişcă; dar poţi spune şi cam cât de departe este şi cât de repede se deplasează. Obiectele mai apropiate de noi se mişcă cel mai repede. Din imagini mai poţi spune cât de mari şi cât de strălucitoare sunt. Obiectele nu au propria lumină, dar strălucesc reflectând lumina Soarelui, deci pentru a reflecta mai multă lumină ele trebuie să fie mai mari.”

“Este excitant să mergi la serviciu în fiecare dimineaţă gândind «astăzi poate că voi vedea ceva mişcându-se pe cer, şi voi fi primul om care vede acel ceva». Mersul la birou, aşezarea pe scaun şi privitul la aceste imagini devin cea mai bună parte a zilei”.

Imaginea care l-a condus pe
Mike Brown la descoperirea
unei noi potenţiale planete.
Punctaţi pe imagine pentru a
deschide o versiune animată
a ei

Pentru imagine, multumim
Mike Brown

“Aşa că înţelegi reacţia mea când, pe 5 ianuarie 2005, răsfoind asemenea imagini am ajuns la aceea.” Spre deosebire de celelalte aproximativ 60 de obiecte pe care Mike şi colegii săi le-au descoperit, acesta se mişca foarte încet, ceea ce însemna că este cu adevărat departe. “Era dincolo de Centura Kuiper, mai departe decât orice văzusem până atunci, şi era de asemenea cel mai strălucitor obiect pe care l-am descoperit. Această combinaţie ne-a spus imediat că obiectul trebuie să fie cu adevărat mare.”

“Ştiam că are cel puţin mărimea lui Pluto, şi – dacă vă amintiţi pariul pe care l-am pus în decembrie 1999 – acesta a fost criteriul nostru pentru a considera o planetă. Aşa că am câştigat pariul, doar că era 5 ianuarie 2005, iar pariul expirase pe 31 decembrie 2004. Din fericire, prietenul meu mi-a îngăduit o extindere de cinci zile.”

Dar despre orbită? Avea obiectul găsit orbita circulară ca a planetelor masive? Sau o avea alungită şi înclinată precum Pluto şi obiectele din Centura Kuiper? Din fericire, de-a lungul decadelor, astronomii au făcut multe fotografii ale cerului. Cernind prin astfel de date înapoi până în 1950, Mike Brown şi colegii săi au fost în stare să stabilească orbita: chiar şi mai alungită decât a micuţei Pluto, şi înclinată la 45° faţă de orbitele celor opt planete masive ale Sistemului Solar.

Atunci ei s-a revenit la chestiunea mărimii. Faptul că obiectul era strălucitor – reflectând multă lumină solară – sugera că este mare. “Dar poţi reflecta o cantitate mare de lumină în două moduri diferite: poţi fi un corp masiv acoperit cu ţărână, sau poţi fi mic dar acoperit cu zăpadă sau cu gheaţă, şi vei reflecta la fel de multă lumină solară.” Pentru a determina care este situaţia, Mike şi colegii au folosit telescopul spaţial Hubble. Rezultatul a fost o mare surpriză: obiectul lor proaspăt descoperit era doar de mărimea lui Pluto. Atunci cum de putea fi atât de strălucitor?

O viziune artistică a lui Eris, noua planetă pitică, cu Soarele la stânga
Pentru imagine, multumim NASA / JPL-Caltech

Au realizat atunci că poate fi o chestiune de atmosferă. “Pluto are o atmosferă când este apropiat de Soare; şi obiectul nostru are probabil o atmosferă, dar el este atât de departe de Soare încât atmosfera sa este îngheţată la suprafaţă. Gândeam că atmosfera este probabil din azot, precum Pluto şi Terra, şi este congelată într-un strat subţire, făcând obiectul extrem de reflectant. Acelaşi lucru s-ar petrece şi cu Terra dacă ai muta-o departe de Soare – am avea doar un strat de azot congelat de 10 metri, în loc de 0,5 milimetrii.”

Deci care era semnificaţia descoperirii acestui “nou” obiect? Mike ne spune că, într-un fel, nici una. “Este exact acelaşi Sistem Solar, însă cu un pic de zgomot în margine.” Dar astfel s-a reaprins dezbaterea asupra lui Pluto: dacă recent-descoperitul obiect era clasificat ca planetă, atunci unde trasăm linia de demarcaţie?

După îndelungi şi aprinse discuţii, pe 24 august 2006, Uniuna Astronomică Internaţională (IAU) a decis reîntoarcerea la numărul de opt planete: Mercur, Venus, Pământ, Marte, Jupiter, Saturn, Uranus şi Neptun. Pluto, Ceres (anterior cunoscut ca asteroid) şi nou-descoperitul obiect au fost reclasificate ca planete pitice (vedeţi caseta).

Cele trei corpuri clasificate ca planete pitice în 2006: Pluto, Ceres, şi noul obiect al lui Mike Brown, botezat iniţial 2003 UB313.
Imaginea lui Pluto a fost generată după o hartă creată dintr-o serie de imagini Hubble. Imaginea lui 2003 UB313 este o reprezentare artistică, iar imaginea lui Ceres provine de la telescopul spaţial Hubble

© Calvin J Hamilton (www.solarviews.com)
O viziune artistică a lui Eris,
noua planetă pitică

Pentru imagine, multumim ESO
/ L Calçada

Mike crede că decizia IAU a fost una corectă – şi nu este dezamăgit că astfel şi-a pierdut planeta. “Scopul meu iniţial din 1999 a fost să găsesc cea de-a zecea planetă, dar consider că, determinând lumea să ajungă la o nouă apreciere a Sistemului Solar, este chiar mai bine. Sistemul Solar este un loc frumos şi profund, şi devine de fapt mai bogat prin realizarea faptului că cele opt planete sunt fundaţia prin care nenumărate corpuri mici se învârt continuu.”

O altă consecinţă a clasificării finale a fost că Mike şi colegii săi au găsit în final un nume pentru obiectul lor ceresc. În consecinţă, “l-am numit Eris, după zeiţa greacă a discordiei şi rivalităţii”.

 

http://www.scienceinschool.org/node/2712#overlay=node/2712/editPovestea continuă

Chiar şi astăzi povestea este neterminată. Până la începutul lui 2011, ne explică Mike, “aş fi spus despre compoziţia lui Eris că este mai mult sau mai puţin similară lui Pluto, cu un nucleu de rocă şi o manta groasă de gheaţă la exterior. Cumva ca şi Pământul, care are un nucleu din fier şi o manta de rocă”. Cercetări recentew2 (Sicardy et al., 2011), i-au făcut pe astronomi să-şi revizuiască punctul de vedere. Acum ei ştiu că deşi Eris este mică – având cam aceeaşi mărime ca Pluto – este cu 27% mai masivă? Cum se explică aceasta? “Pluto şi Eris sunt mult mai diferite decât crezusem. Eris este aproape în întregime constituită din rocă, cu doar un strat subţire de gheaţă în jurul ei. Iar la exterior, precum apa pe Pământ, are gaze congelate – metan şi probabil azot şi bioxid de carbon.”


 

Reclasificarea Sistemului Solar

Pe 24 august 2006, în Praga, Republica Cehă, adunarea generală a IAU a stabilit că planetele şi celelalte corpuri din Sistemul Solar, exceptând sateliţii, trebuie să se conformeze uneia dintre cele trei categorii distincte.

  1. O planetă este un corp ceresc care (a) se mişcă pe o orbită în jurul Soarelui, (b) are suficientă masă încât propria gravitaţie să învingă forţele de corp rigid pentru a asigura un echilibru hidrostatic de formă (aproape) rotundă, şi (c) şi-a rezervat exclusiv un spaţiu liber în jurul propriei orbite.
  2. O planetă pitică este un corp ceresc care (a) se mişcă pe o orbită în jurul Soarelui, (b) are suficientă masă încât propria gravitaţie să învingă forţele de corp rigid pentru a asigura un echilibru hidrostatic de formă (aproape) rotundă, dar (c) nu şi-a rezervat exclusiv un spaţiu liber în jurul propriei orbite, şi (d) nu este un satelit.
  3. Toate celelalte obiecte cereşti, cu excepţia sateliţilor, orbitând în jurul Soarelui, vor fi referite în mod colectiv ca mici corpuri ale Sistemului Solar.

Surse: www.iau.org/public_press/news/detail/iau0603

 

 

Mulțumiri

Acest articol se bazează pe o lectură susţinută de profesorul Brown, ca parte a lecţilor despre astronomie din Silicon Valleyw3, cu permisiunea profesorului Brown şi a Societăţii Astronomice a Pacificului.

Download

Download this article as a PDF

References

  • Sicardy B (2011) A Pluto-like radius and a high albedo for the dwarf planet Eris from an occultation. Nature 478: 493-496: doi: 10.1038/nature10550

Web References

  • w1 – Pentru a afla mai multe despre activitatea lui Mike Brown, vizitaţi pagina sa web de la universitate: www.gps.caltech.edu/~mbrown
  • w2 – Aflaţi mai multe despre recentele măsurători ale lui Eris din publicaţiile ESO: www.eso.org/public/news/eso1142
  • w3 – Lecţiile de la Silicon Valley ale lui Mike Brown şi ale altor astronomi pot fi ascultate, descărcate sau abonate ca podcas-turi prin web-site-ul Societăţii Astronomice a Pacificului: www.astrosociety.org/education/podcast

Resources

  • Povestea completă a implicării lui Mike Brown în demisia planetei Pluti poate fi citită în cartea:
    • Brown M (2010) How I Killed Pluto and Why it Had it Coming. New York, NY, USA: Spiegel & Grau. ISBN: 978-0385531085

  • Deşi puţin probabil că veţi descoperi singuri o planetă, puteţi învăţa cum să detectaţi asteroizi:

Author(s)

Dr. Eleanor Hayes este redactor-şef al revistei Science in School. Ea a studiat zoologia la Universitatea din Oxford, Marea Britanie, unde şi-a definitivat şi un doctorat în ecologia insectelor. A lucrat un timp în administraţia universităţii înainte de a se muta în Germania pentru a lucra în publicistica de ştiinţă (iniţial pentru o companie de bio-informatică, apoi pentru o societate ştiinţifică). În 2005, ea s-a mutat la European Molecular Biology Laboratory unde a demarat Science in School.


Review

Povestea descrie munca profesorului Mike Brown, eforturile sale de a găsi cea de-a zecea planetă a Sistemului Solar – şi surprinzătorul rezultat găsit. Relatarea se bazează pe o lectură ţinută oral de profesorul Brown, aşa încât stilul este plăcut, ca al unei incitante poveşti de aventuri.

Articolul poate fi util în predarea lecţiilor de fizică, astrofizică, dar şi în lecţii de lingvistică, biologie sau chiar de istorie. Fiecare profesor poate găsi o cale de a folosi articolul pentru a stârni interesul pentru ştiinţe – chiar şi acei profesori fără multe cunoştinţe despre fizică.


Gerd Vogt, Înalta Şcoală Secundară pentru Studii de Mediu şi Economice, Yspertal, Austria




License

CC-BY-NC-ND