Critérios
A categoria planeta anão surgiu de um conflito entre ideias dinâmicas e geofísicas do que seria uma concepção útil de planeta. Em termos da dinâmica do Sistema Solar, a principal distinção é entre corpos que dominam gravitacionalmente sua vizinhança (de Mercúrio a Netuno) e aqueles que não o fazem (como asteroides e objetos do cinturão de Kuiper). Um corpo celeste pode ter uma geologia dinâmica (planetária) aproximadamente na massa necessária para seu manto se tornar plástico sob seu próprio peso, resultando no corpo adquirir uma forma arredondada. Como isso requer uma massa muito menor que dominar gravitacionalmente a região do espaço perto de sua órbita, há uma população de objetos massivos o suficiente para ter uma aparência semelhante a um mundo e geologia planetária, mas não massivos o suficiente para limpar sua vizinhança. Exemplos são Ceres no cinturão de asteroides e Plutão no cinturão de Kuiper.
Dinamicistas geralmente preferem usar a dominância gravitacional como o limiar para planetariedade, porque de sua perspectiva corpos menores são melhor agrupados com seus vizinhos, p. ex. Ceres como simplesmente um asteroide grande e Plutão como um grande objeto do cinturão de Kuiper. Geocientistas geralmente preferem o arredondamento como o limiar, porque de sua perspectiva a geologia internamente impulsionada de um corpo como Ceres o torna mais semelhante a um planeta clássico como Marte, do que a um pequeno asteroide que carece de geologia internamente impulsionada. Isso necessitou a criação da categoria de planetas anões para descrever esta classe intermediária.
Dominância orbital
Alan Stern e Harold F. Levison introduziram um parâmetro Λ (maiúscula lambda) em 2000, expressando a probabilidade de um encontro resultando em uma dada deflexão de órbita. O valor deste parâmetro no modelo de Stern é proporcional ao quadrado da massa e inversamente proporcional ao período. Este valor pode ser usado para estimar a capacidade de um corpo de limpar a vizinhança de sua órbita, onde Λ > 1 eventualmente a limpará. Uma lacuna de cinco ordens de magnitude em Λ foi encontrada entre os menores planeta telúricos e os maiores asteroides e objetos do cinturão de Kuiper.
Usando este parâmetro, Steven Soter e outros astrônomos argumentaram por uma distinção entre planetas e planetas anões baseada na incapacidade destes últimos de "limpar a vizinhança ao redor de suas órbitas": planetas são capazes de remover corpos menores perto de suas órbitas por colisão, captura ou perturbação gravitacional (ou estabelecer ressonâncias orbitais que previnem colisões), enquanto planetas anões carecem da massa para fazê-lo. Soter prosseguiu propondo um parâmetro que ele chamou de discriminante planetário, designado com o símbolo µ (mu), que representa uma medida experimental do grau real de limpeza da zona orbital (onde µ é calculado dividindo a massa do corpo candidato pela massa total dos outros objetos que compartilham sua zona orbital), onde µ > 100 é considerado limpo.
Jean-Luc Margot refinou o conceito de Stern e Levison para produzir um parâmetro similar Π (maiúscula Pi). Ele é baseado em teoria, evitando os dados empíricos usados por Λ . Π > 1 indica um planeta, e há novamente uma lacuna de várias ordens de magnitude entre planetas e planetas anões.
Há vários outros esquemas que tentam diferenciar entre planetas e planetas anões, mas a definição de 2006 usa este conceito.
Equilíbrio hidrostático
Uma pressão interna suficiente, causada pela gravidade do corpo, fará com que ele se torne plástico, e essa plasticidade permitirá que elevações elevadas afundem e cavidades se preencham, um processo conhecido como relaxamento gravitacional. Corpos menores que alguns quilômetros são dominados por forças não gravitacionais e tendem a ter uma forma irregular, podendo se assemelhar a aglomerados de entulho. Objetos maiores, onde a gravidade é significativa, mas não dominante, têm formato de batata; quanto mais massivo o corpo, maior sua pressão interna, mais sólido ele é e mais arredondado seu formato, até que a pressão seja suficiente para superar sua resistência à compressão e ele atinja o equilíbrio hidrostático. Nesse ponto, o corpo é tão redondo quanto possível, considerando sua rotação e os efeitos das marés, e tem a forma de um elipsoide. Este é o limite que define um planeta anão.
Se um objeto está em equilíbrio hidrostático, uma camada global de líquido em sua superfície formaria uma superfície com o mesmo formato do corpo, exceto por pequenas características superficiais, como crateras e fissuras. O corpo terá uma forma esférica se não girar e uma forma elipsoidal se girar. Quanto mais rápido girar, mais oblato ou mesmo escaleno ele se torna. Se um corpo giratório desse tipo fosse aquecido até derreter, sua forma não mudaria. O exemplo extremo de um corpo que pode ser escaleno devido à rotação rápida é Haumea, que tem o dobro do comprimento em seu eixo maior do que nos polos. Se o corpo tiver um companheiro massivo próximo, as forças de maré gradualmente diminuem sua rotação até que ele fique sincronizado por maré; isto é, ele sempre apresenta a mesma face para seu companheiro. Corpos sincronizados por maré também são escalenos, embora às vezes apenas ligeiramente. A Lua da Terra está sincronizada por maré, assim como todos os satélites arredondados dos gigantes gasosos. Plutão e Caronte estão sincronizados por maré um com o outro, assim como Éris e Disnomia, e provavelmente também Orcus e Vanth.
Não há limites específicos de tamanho ou massa para planetas anões, pois essas não são características definidoras. Não existe um limite superior claro: um objeto muito distante no Sistema Solar, mais massivo que Mercúrio, pode não ter tido tempo de limpar sua vizinhança, e tal corpo se enquadraria na definição de planeta anão em vez de planeta. De fato, Mike Brown partiu em busca de um objeto assim. O limite inferior é determinado pelos requisitos para atingir e manter o equilíbrio hidrostático, mas o tamanho ou a massa em que um objeto atinge e mantém o equilíbrio depende de sua composição e histórico térmico, não apenas de sua massa. Uma seção de perguntas e respostas de um comunicado de imprensa da IAU de 2006 estimou que objetos com massa acima de 0,5 × 10²¹ kg e raio maior que 400 km "normalmente" estariam em equilíbrio hidrostático (a forma... normalmente seria determinada pela autogravidade), mas que todos os casos limítrofes precisariam ser determinados por observação. Isso se aproxima do que, em 2019, se acreditava ser o limite aproximado para objetos além de Netuno que fossem corpos sólidos e totalmente compactos, com Salacia (r = 423 ± 11 km, m = (0,492 ± 0,007) × 10²¹ kg) sendo um caso limítrofe tanto para as expectativas do relatório "Question & Answer" de 2006 quanto em avaliações mais recentes, e com Orcus estando logo acima do limite esperado. Nenhum outro corpo com massa medida se aproxima do limite de massa esperado, embora vários sem massa medida se aproximem do limite de tamanho esperado.
População de planetas anões
Embora a definição de planeta anão seja clara, as evidências sobre se um determinado objeto transnetuniano é grande e maleável o suficiente para ser moldado por seu próprio campo gravitacional são frequentemente inconclusivas. Há também questões pendentes relacionadas à interpretação do critério da IAU em certos casos. Consequentemente, o número de TNOs formados atualmente que atendem ao critério de equilíbrio hidrostático é incerto.
Os três objetos em consideração durante os debates que levaram à aceitação da categoria de planeta anão pela IAU em 2006 – Ceres, Plutão e Éris – são geralmente aceitos como planetas anões, inclusive por astrônomos que continuam a classificá-los como planetas. Apenas um deles – Plutão – foi observado com detalhes suficientes para verificar se sua forma atual corresponde ao que seria esperado do equilíbrio hidrostático. Ceres está próximo do equilíbrio, mas algumas anomalias gravitacionais permanecem inexplicáveis. Éris é geralmente considerada um planeta anão porque é mais massiva que Plutão.
Em ordem de descoberta, esses três corpos são:
1. Ceres – descoberto em 1º de janeiro de 1801 e anunciado em 24 de janeiro, 45 anos antes de Netuno. Considerado um planeta por meio século antes de ser reclassificado como asteroide. Considerado um planeta anão pela IAU desde a adoção da Resolução 5A em 24 de agosto de 2006.
2. Plutão – descoberto em 18 de fevereiro de 1930 e anunciado em 13 de março. Considerado um planeta por 76 anos. Explicitamente reclassificado como planeta anão pela IAU com a Resolução 6A em 24 de agosto de 2006. Possui cinco luas conhecidas.
3. Éris (2003 UB313) – descoberto em 5 de janeiro de 2005 e anunciado em 29 de julho. Chamado de "décimo planeta" em reportagens da mídia. Considerado um planeta anão pela IAU desde a adoção da Resolução 5A em 24 de agosto de 2006, e nomeado pelo comitê de nomenclatura de planetas anões da IAU em 13 de setembro daquele ano. Possui uma lua conhecida.
A IAU estabeleceu apenas diretrizes para qual comitê supervisionaria a nomeação de prováveis planetas anões: qualquer objeto transnetuniano sem nome com magnitude absoluta mais brilhante que +1 (e, portanto, um diâmetro mínimo de 838 km no albedo geométrico máximo de 1) deveria ser nomeado por um comitê conjunto composto pelo Minor Planet Center e pelo grupo de trabalho planetário da IAU. Na época (e ainda em 2025), os únicos corpos a atender a esse limite eram Haumea e Makemake. Geralmente se presume que esses corpos sejam planetas anões, embora ainda não tenha sido demonstrado que estejam em equilíbrio hidrostático, e há alguma discordância em relação a Haumea:
4. Haumea (2003 EL61) – descoberto por Brown et al. 28 de dezembro de 2004, e anunciado por Ortiz et al. em 27 de julho de 2005. Nomeado pelo comitê de nomenclatura de planetas anões da IAU em 17 de setembro de 2008. Possui duas luas e um anel conhecidos.
5. Makemake (2005 FY9) – descoberto em 31 de março de 2005 e anunciado em 29 de julho. Nomeado pelo comitê de nomenclatura de planetas anões da IAU em 11 de julho de 2008. Possui uma lua conhecida.
Esses cinco corpos – os três em consideração em 2006 (Plutão, Ceres e Éris) mais os dois nomeados em 2008 (Haumea e Makemake) – são comumente apresentados como os planetas anões do Sistema Solar, embora o fator limitante (albedo) não seja o que define um objeto como um planeta anão.
A comunidade astronômica também costuma se referir a outros TNOs maiores como planetas anões. Pelo menos quatro corpos adicionais atendem aos critérios preliminares de Brown, de Tancredi et al., de Grundy et al. e de Emery et al. para a identificação de planetas anões, e são geralmente chamados de planetas anões pelos astrônomos também:
6. Quaoar (2002 LM60) – descoberto em 5 de junho de 2002 e anunciado em 7 de outubro daquele ano. Possui duas luas e dois anéis conhecidos.
7. Sedna (2003 VB12) – descoberto em 14 de novembro de 2003 e anunciado em 15 de março de 2004.
8. Orcus (2004 DW) – descoberto em 17 de fevereiro de 2004 e anunciado dois dias depois. Possui uma lua conhecida.
9. Gonggong (2007 OR10) – descoberto em 17 de julho de 2007 e anunciado em janeiro de 2009. Possui uma lua conhecida.
Por exemplo, o JPL/NASA classificou Gonggong como um planeta anão após observações em 2016, e Simon Porter, do Southwest Research Institute, falou sobre "os oito grandes planetas anões [TNO]" em 2018, referindo-se a Plutão, Éris, Haumea, Makemake, Gonggong, Quaoar, Sedna e Orcus. A própria IAU classificou Quaoar como um planeta anão em um relatório anual de 2022-2023.
Mais corpos foram propostos, como Salacia e Máni por Brown; Varuna e Ixion por Tancredi et al., e Chiminigagua por Sheppard et al. A maioria dos corpos maiores possui luas, o que permite determinar sua massa e, portanto, sua densidade, o que fornece informações para estimar se eles poderiam ser planetas anões. Os maiores TNOs que não se sabe terem luas são Sedna, Máni, Aya e Ixion. Em particular, Salacia tem massa e diâmetro conhecidos, o que a coloca como um caso limítrofe segundo o documento de perguntas e respostas da IAU de 2006.
10. Salacia (2004 SB60) – descoberta em 22 de setembro de 2004. Uma lua conhecida.
Na época em que Makemake e Haumea receberam seus nomes, acreditava-se que objetos transnetunianos (TNOs) com núcleos de gelo precisariam de um diâmetro de apenas cerca de 400 km (250 milhas), ou 3% do tamanho da Terra – o tamanho das luas Mimas, a menor lua redonda, e Proteu, a maior lua não redonda – para atingir o equilíbrio gravitacional. Os pesquisadores acreditavam que o número desses corpos poderia chegar a cerca de 200 no Cinturão de Kuiper, com milhares a mais além. Essa foi uma das razões (manter a lista de "planetas" em um número razoável) para a reclassificação de Plutão. Pesquisas posteriores lançaram dúvidas sobre a ideia de que corpos tão pequenos poderiam ter atingido ou mantido o equilíbrio sob as condições típicas do Cinturão de Kuiper e além.
Astrônomos individuais reconheceram diversos objetos como planetas anões ou como prováveis planetas anões. Em 2008, Tancredi et al. Tancredi aconselhou a IAU a aceitar oficialmente Orcus, Sedna e Quaoar como planetas anões (Gonggong ainda não era conhecido), embora a IAU não tenha abordado a questão na época e nem desde então. Tancredi também considerou os cinco TNOs Varuna, Ixion, Achlys, Goibniu e Aya como provavelmente planetas anões. Desde 2011, Brown mantém uma lista com centenas de objetos candidatos, variando de "quase certo" a "possível" planetas anões, com base apenas no tamanho estimado. Em 13 de setembro de 2019, a lista de Brown identificava dez objetos transnetunianos com diâmetros então considerados maiores que 900 km (os quatro nomeados pela IAU, mais Gonggong, Quaoar, Sedna, Orcus, Máni e Salacia) como "quase certo" de serem planetas anões, e outros 16, com diâmetro maior que 600 km, como "altamente prováveis". Notavelmente, Gonggong pode ter um diâmetro maior (1230 ± 50 km) do que Caronte, a lua redonda de Plutão (1212 km).
Mas, em 2019, Grundy et al. propuseram, com base em seus estudos de Gǃkúnǁʼhòmdímà, que corpos escuros e de baixa densidade com diâmetro inferior a cerca de 900–1000 km, como Salacia e Varda, nunca colapsaram completamente em corpos planetários sólidos e retiveram a porosidade interna desde sua formação (caso em que não poderiam ser planetas anões). Eles aceitam que Orcus e Quaoar, mais brilhantes (albedo > ≈0,2) ou mais densos (> ≈1,4 g/cm³), provavelmente eram totalmente sólidos:
Orcus e Caronte provavelmente derreteram e se diferenciaram, considerando suas densidades mais altas e espectros que indicam superfícies compostas de gelo de H₂O relativamente puro. Mas os albedos e densidades mais baixos de Gǃkúnǁʼhòmdímà, 55637 (Uni), Varda e Salacia sugerem que eles nunca se diferenciaram, ou, se o fizeram, foi apenas em seus interiores profundos, não por meio de um derretimento e inversão completos que envolveram a superfície. Suas superfícies poderiam permanecer bastante frias e não comprimidas, mesmo com o aquecimento e colapso do interior. A liberação de voláteis poderia ainda ajudar a transportar calor para fora de seus interiores, limitando a extensão de seu colapso interno. Um objeto com uma superfície fria e relativamente intocada e um interior parcialmente colapsado deveria exibir uma geologia de superfície muito distinta, com abundantes falhas de empurrão indicativas da redução da área total da superfície à medida que o interior se comprime e encolhe.
Posteriormente, descobriu-se que Salacia tinha uma densidade um pouco maior, comparável, dentro das incertezas, à de Orcus, embora ainda com uma superfície muito escura. Apesar dessa determinação, Grundy et al. a classificam como tendo o tamanho de um planeta anão, enquanto classificam Orcus como um planeta anão. Estudos posteriores sobre Varda sugerem que sua densidade também pode ser alta, embora uma densidade baixa não possa ser descartada.
Em 2023, Emery et al. escreveram que a espectroscopia no infravermelho próximo realizada pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) em 2022 sugere que Sedna, Gonggong e Quaoar sofreram fusão interna, diferenciação e evolução química, assim como os planetas anões maiores Plutão, Éris, Haumea e Makemake, mas diferentemente de "todos os objetos menores do Cinturão de Kuiper". Isso ocorre porque hidrocarbonetos leves estão presentes em suas superfícies (por exemplo, etano, acetileno e etileno), o que implica que o metano está sendo continuamente reabastecido e que provavelmente provém de processos geoquímicos internos. Por outro lado, as superfícies de Sedna, Gonggong e Quaoar apresentam baixas abundâncias de CO e CO₂, semelhantes às de Plutão, Éris e Makemake, mas em contraste com corpos menores. Isso sugere que o limite para a classificação de planeta anão na região transnetuniana é um diâmetro de ~900 km (incluindo, portanto, apenas Plutão, Éris, Haumea, Makemake, Gonggong, Quaoar, Orcus e Sedna), e que mesmo Salacia pode não ser um planeta anão. Um estudo de Máni de 2023 mostra que ele provavelmente tem uma cratera extremamente grande, cuja profundidade ocupa 5,7% de seu diâmetro: isso é proporcionalmente maior do que a cratera Rheasilvia em Vesta, razão pela qual Vesta geralmente não é considerada um planeta anão hoje.
Em 2024, Kiss et al. descobriram que Quaoar possui uma forma elipsoidal incompatível com o equilíbrio hidrostático para sua rotação atual. Eles levantaram a hipótese de que Quaoar originalmente tinha uma rotação rápida e estava em equilíbrio hidrostático, mas que sua forma ficou "congelada" e não mudou à medida que sua rotação diminuía devido às forças de maré de sua lua Weywot. Se isso for verdade, seria semelhante à situação de Jápeto, lua de Saturno, que é muito achatada para sua rotação atual. Jápeto geralmente ainda é considerada uma lua com massa planetária, embora nem sempre.
The masses of given dwarf planets are listed for their systems (if they have satellites) with exceptions for Pluto and Orcus.
Planetas anões mais prováveis
Os objetos transnetunianos nas tabelas a seguir, com exceção de Salacia, são considerados por Brown, Tancredi et al., Grundy et al. e Emery et al. como prováveis planetas anões, ou muito próximos disso. Salacia foi incluída por ser o maior TNO que não é geralmente considerado um planeta anão; trata-se de um corpo limítrofe segundo muitos critérios e, portanto, está em itálico. Caronte, uma lua de Plutão que foi proposta como planeta anão pela IAU em 2006, está incluída para comparação. Os objetos que possuem magnitude absoluta maior que +1 e, portanto, atendem ao limite do comitê conjunto de nomenclatura de planetas e planetas menores da IAU, estão destacados, assim como Ceres, que a IAU considera um planeta anão desde que o conceito foi debatido pela primeira vez.
Densidades relativas e albedos dos planetas anões mais prováveis.
As massas dos planetas anões listados são apresentadas para seus respectivos sistemas (caso possuam satélites), com exceção de Plutão e Orcus.
Exploração
Até 2025, apenas duas missões haviam explorado planetas anões de perto. Em 6 de março de 2015, a sonda Dawn entrou em órbita ao redor de Ceres, tornando-se a primeira espaçonave a visitar um planeta anão. Em 14 de julho de 2015, a sonda espacial New Horizons sobrevoou Plutão e suas cinco luas.
Ceres apresenta evidências de uma geologia ativa, como depósitos de sal e criovulcões, enquanto Plutão possui montanhas de gelo de água flutuando em geleiras de gelo de nitrogênio, além de uma atmosfera significativa. Ceres aparentemente possui salmoura percolando em seu subsolo, enquanto há evidências de que Plutão possui um oceano subterrâneo.
A Dawn já havia orbitado o asteroide Vesta. A lua de Saturno, Febe, foi fotografada pela Cassini e, antes disso, pela Voyager 2, que também encontrou Tritão, lua de Netuno. Todos os três corpos mostram evidências de terem sido planetas anões no passado, e sua exploração ajuda a esclarecer a evolução dos planetas anões.
A sonda New Horizons capturou imagens distantes de Tritão, Quaoar, Haumea, Éris e Makemake, bem como dos candidatos menores Ixion, Máni e 2014 OE394. Quaoar foi proposto como um possível alvo de sobrevoo das duas sondas Shensuo da Administração Espacial Nacional da China.
Veja também:
◙ PLANETAS ANÕES (Parte 1 de 3);
◙ PLANETAS ANÕES (Parte 2 de 3).
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