thiên thể quay xung quanh một ngôi sao hay các tàn tích sao From Wikipedia, the free encyclopedia
Hành tinh là thiên thể quay xung quanh một hằng tinh hay một tàn tích sao, có đủ khối lượng để nó có hình cầu hoặc hình gần(cân bằng thuỷ tĩnh) cầu do chính lực hấp dẫn của nó gây nên, có khối lượng dưới khối lượng giới hạn để có thể diễn ra phản ứng hợp hạch (phản ứng nhiệt hạch) của deuteri,[1] và đã hút sạch miền lân cận quanh nó như các vi thể hành tinh.[a][2][3]
| ||||
Tám hành tinh được biết đến của Hệ mặt trời
Hiển thị theo thứ tự từ Mặt trời và trong màu thật. Kích thước không theo tỷ lệ. |
Hệ Mặt Trời có tám hành tinh, xếp theo thứ tự khoảng cách từ gần nhất cho đến xa nhất so với mặt trời là Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương (Sao Diêm Vương từng được xếp vào nhóm này nhưng hiện tại bị loại ra do không đáp ứng được tiêu chí thứ ba trong định nghĩa của IAU 2006). Từ năm 1992, hàng nghìn hành tinh quay xung quanh ngôi sao khác ("hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời" hay "hành tinh ngoại hệ") trong Ngân Hà đã được khám phá.
Hành tinh (con chó) là từ gốc Hán, theo nghĩa đen là "ngôi sao chuyển động", khác với hằng tinh chỉ những "ngôi sao đứng yên" như mặt trời.[4] Trên nguyệt san 察世俗每月統記傳 Sát thế tục mỗi nguyệt thống ký truyện kỳ tháng 8, 9 (kỳ chung cho hai tháng 8 và 9) năm Bính Tý, niên hiệu Gia Khánh năm thứ 21 (Tây lịch năm 1816) có bài 論行星 Luận hành tinh. Theo bài viết này thì có bảy ngôi sao lớn đi xung quanh mặt trời(Lúc này thì Hải vương tính chưa được khám phá). Trái Đất (trong bài viết được gọi là 地 địa) là một trong bảy ngôi sao đó. Vì bảy ngôi sao này đều đi xung quanh mặt trời nên được gọi chung là hành tinh. Cũng theo bài viết này, người ta đã phát hiện ra thêm bốn ngôn sao lớn khác nữa, cả bốn ngôi sao đều thuộc loại sao hành tinh. Bốn sao hành tinh mới phát hiện ra được nói đến trong bài viết là bốn tiểu hành tinh Ceres, 2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta. (Tác giả bài viết không phân biệt hành tinh với tiểu hành tinh nên bốn tiểu hành tinh này được gọi là các hành tinh).[5][6]
Ý niệm về các hành tinh đã gắn liền với lịch sử của nó, từ những ngôi sao lang thang tượng trưng cho các vị thần của người xưa cho đến các thiên thể giống Trái Đất của thời đại khoa học. Khái niệm hành tinh đã được mở rộng cho các thiên thể không chỉ ở trong hệ Mặt Trời, mà cho hàng trăm hành tinh khác nằm ngoài hệ Mặt Trời. Nhiều sự mơ hồ xuất phát từ việc định nghĩa hành tinh đã gây ra rất nhiều tranh cãi khoa học.
Trong thời kì cổ đại, các nhà thiên văn học đã chú ý tới những điểm sáng xác định di chuyển băng qua bầu trời như thế nào so với các ngôi sao khác. Người Hy Lạp cổ đại gọi những đốm sáng này là "πλάνητες ἀστέρες" (planetes asteres: những ngôi sao lang thang) hay đơn giản là "πλανήτοι" (planētoi: những người đi lang thang).[7][8] Thời Hy Lạp cổ đại, Trung Hoa cổ đại, Babylon và hầu hết các nền văn minh trung cổ,[9][10] đều tin tưởng một cách tuyệt đối rằng Trái Đất là trung tâm của vũ trụ và mọi "hành tinh" quay xung quanh Trái Đất. Lý do cho sự nhận thức này là các ngôi sao và các hành tinh hiện lên và di chuyển quanh một vòng tròn quanh Trái Đất mỗi ngày,[11] và sự nhận thức này dựa trên cảm nhận chung là Trái Đất là một vật thể rắn và ổn định, nó không di chuyển mà đứng im.
Nền văn minh đầu tiên được biết đến rằng có một lý thuyết về các hành tinh là nền văn minh Babylon, thuộc vùng Mesopotamia ở thiên niên kỷ một và hai trước Công nguyên. Tài liệu thiên văn học về hành tinh cổ nhất được tìm thấy của người Babylon là Bản ghi Kim Tinh của Ammisaduqa, một bản sao chép ở thế kỷ VII trước Công nguyên về các quan sát của chuyển động của Sao Kim có lẽ đã được ghi lại từ đầu thiên niên kỷ thứ hai trước Công nguyên.[12] Các nhà chiêm tinh học Babylon cũng là những người đặt nền tảng cho sự hình thành chiêm tinh học phương Tây.[13] Các bản ghi Enuma anu enlil được viết trong thời Tân Assyria ở thế kỷ VII trước Công nguyên,[14] kết hợp một danh sách các điềm và sự liên hệ của chúng với nhiều hiện tượng thiên văn bao gồm chuyển động của các hành tinh.[15]
Người Sumer, tổ tiên của người Babylon, được coi là một trong những nền văn minh đầu tiên và được công nhận là đã phát minh ra chữ viết, ít nhất cũng đã nhận ra Sao Kim vào khoảng năm 1500 TCN.[16] Ngay sau đó, hành tinh bên trong khác là Sao Thủy và các hành tinh bên ngoài như Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ đã được các nhà thiên văn Babylon nhận ra. Chúng là những hành tinh được biết đến trước khi phát minh ra kính viễn vọng.[17]
| Hiện đại | Mặt Trăng | Sao Thủy | Sao Kim | Mặt Trời | Sao Hỏa | Sao Mộc | Sao Thổ |
| Châu Âu trung cổ [18] | ☾ LVNA | ☿ MERCVRIVS | ♀VENVS | ☉ SOL | ♂ MARS | ♃ IVPITER | ♄ SATVRNVS |
Ban đầu người Hy Lạp không gắn sự linh thiêng cho các hành tinh như người Babylon. Trường phái Pytagor, ở thế kỷ V và VI TCN đã tự phát triển một lý thuyết hành tinh riêng của họ, theo đó Trái Đất, Mặt Trời, Mặt Trăng và các hành tinh quay quanh một "Ngọn lửa Trung tâm" tại tâm vũ trụ. Pythagoras hoặc Parmenides đã lần đầu tiên đồng nhất sao hôm và sao mai (Sao Kim) với nhau.[19]
Trong thế kỷ III trước Công nguyên, Aristarchus của Samos đề xuất một hệ nhật tâm, theo đó Trái Đất và các hành tinh khác quanh xung quanh Mặt Trời. Tuy nhiên, thuyết địa tâm vẫn thống trị cho đến tận cuộc Cách mạng Khoa học. "Cơ chế Antikythera" là một dạng máy tính tương tự được đưa ra để tính toán vị trí tương đối của Mặt Trời, Mặt Trăng, và các hành tinh khác khi cho một ngày xác định.
Đến thế kỷ I trước Công nguyên, trong thời kỳ đỉnh cao của Hy Lạp cổ đại, những người Hy Lạp đã tự phát triển cho họ các sơ đồ toán học để tiên đoán vị trí của các hành tinh. Những sơ đồ này, trên cơ sở hình học hơn là các thuật toán của người Babylon, thậm chí đã trội hơn hẳn những lý thuyết của người Babylon về sự phức tạp và tính hoàn thiện, đã tính đến hầu hết các quan sát về chuyển động thiên văn từ Trái Đất bằng mắt thường. Các lý thuyết này đạt đến sự miêu tả đầy đủ nhất trong tác phẩm Almagest (Sưu tập lớn) do Ptolemy viết vào thế kỷ II. Sự hoàn thiện của mô hình Ptolemy đã thay thế mọi nghiên cứu thiên văn học trước đó và đã thống trị trong các văn bản thiên văn của phương Tây trong 13 thế kỷ sau.[12][20] Đối với người Hy Lạp và La Mã, có bảy hành tinh được biết đến, và mỗi hành tinh phải quay quanh Trái Đất tuân theo những định luật tổ hợp dựa trên mô hình của Ptolemy. Xếp theo thứ tự tăng dần từ Trái Đất (thứ tự Ptolemy): Mặt Trăng, Sao Thủy, Sao Kim, Mặt Trời, Sao Hỏa, Sao Mộc, và Sao Thổ[20][21][22]
Năm 499, nhà thiên văn Ấn Độ Aryabhata đã đề xuất một mô hình hành tinh trong đó chuyển động của các hành tinh tuân theo quỹ đạo elip hơn là quỹ đạo tròn. Mô hình của Aryabhata cũng kết hợp miêu tả rõ ràng sự quay của Trái Đất quanh trục của nó, và dựa vào điều này ông đã giải thích sự nhìn thấy các ngôi sao di chuyển về phía tây trên bầu trời.[23] Mô hình này đã được các nhà thiên văn học Ấn Độ thế hệ sau chấp nhận rộng rãi. Những người đi theo tư tưởng của Aryabhata tập trung rất nhiều ở miền nam Ấn Độ, tại đây các nguyên lý của ông về hiện tượng ngày và đêm trên Trái Đất, đã được nối tiếp và phát triển thành các mô hình thứ cấp về Trái Đất.[24]
Năm 1500, Nilakantha Somayaji ở trường toán học và thiên văn học Kerala, đã sửa đổi mô hình của Aryabhata trong tác phẩm Tantrasangraha của ông.[25] Trong một tác phẩm khác của ông, Aryabhatiyabhasya, một bài bình luận về tác phẩm Aryabhatiya của Aryabhata, ông đã phát triển một mô hình hệ hành tinh theo đó Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ quay quanh Mặt Trời, và Mặt Trời lại quanh quay Trái Đất, tương tự như hệ thống Tycho được Tycho Brahe đề xuất sau đó vào cuối thế kỷ XVI. Mọi nhà thiên văn học ở trường Kerala đã đi theo mô hình hệ hành tinh của Nilakantha Somayaji.[25][26]
Ở thế kỷ XI, sự kiện Sao Kim đi ngang qua Mặt Trời đã được Avicenna quan sát, và ông khẳng định rằng: ít nhất một vài lần Sao Kim ở phía dưới Mặt Trời.[27] Vào thế kỷ XII, Ibn Bajjah đã quan sát thấy "hai hành tinh như là hai điểm đen trên bề mặt Mặt Trời", mà sau đó vào thế kỷ XIII được nhà thiên văn Qotb al-Din Shirazi ở đài quan sát Maragheh vùng Maragha nhận ra là Sao Thủy và Sao Kim đi ngang qua Mặt Trời.[28]
| Sao Thủy | Sao Kim | Trái Đất | Sao Hỏa | Sao Mộc | Sao Thổ |
Năm hành tinh có từ thời cổ đại, được nhìn thấy bằng mắt thường, đã có một tác động quan trọng trong thần thoại, vũ trụ tôn giáo, và thiên văn học cổ. Tuy nhiên, theo tiến trình về sự hiểu biết khoa học, việc hiểu thuật ngữ "hành tinh" đã thay đổi từ một vật gì đó di chuyển trên bầu trời (so với các ngôi sao cố định) đến một thiên thể quay quanh Trái Đất (hoặc được tin là như vậy tại thời điểm đó), vào thế kỷ XVI là những thiên thể quay quanh Mặt Trời khi thuyết Nhật tâm của Copernicus, cùng những người ủng hộ Galileo và Kepler đã có những ảnh hưởng lớn.
Từ đó Trái Đất được liệt kê vào danh sách các hành tinh,[29] Trong khi Mặt Trời và Mặt Trăng bị loại ra. Ban đầu, khi các vệ tinh đầu tiên của Sao Mộc và Sao Thổ được khám phá ra vào thế kỷ XVII, các thuật ngữ "hành tinh" và "vệ tinh" đã được sử dụng thay thế lẫn nhau được - nhưng sau đó việc sử dụng thuật ngữ thứ hai (để chỉ chúng) đã trở nên thịnh hành ở những thế kỷ sau.[30] Cho đến tận giữa thế kỷ XIX, số lượng các "hành tinh" tăng lên nhanh chóng do việc khám phá ra một thiên thể bất kì quay quanh Mặt Trời đã được cộng đồng các nhà khoa học thêm vào danh sách các hành tinh.
| Sao Thủy | Sao Kim | Trái Đất | Sao Hỏa | Vesta | Juno | Ceres | Pallas | Sao Mộc | Sao Thổ | Sao Thiên Vương |
Trong thế kỷ XIX các nhà thiên văn bắt đầu nhận ra rằng các thiên thể được khám phá thời đó đã được phân loại như là các hành tinh trong hơn một nửa thế kỷ (như Ceres, Pallas, và Vesta), chúng rất khác so với các hành tinh truyền thống khác. Những thiên thể này nằm trong cùng một vùng không gian giữa Sao Hỏa và Sao Mộc (vành đai tiểu hành tinh), và có khối lượng rất nhỏ; do đó chúng được phân loại lại thành "các tiểu hành tinh". Cũng do thiếu những định nghĩa chính thức về hành tinh, một "hành tinh" có thể hiểu là bất kì một thiên thể "lớn" nào quay quanh Mặt Trời. Mặt khác có một khoảng cách kích thước kinh ngạc giữa các tiểu hành tinh và các hành tinh, và sự gia tăng số lượng các "hành tinh mới" dường như đã kết thúc khi Herschel khám phá ra Sao Thiên Vương vào năm 1846, và các nhà thiên văn cảm thấy cần một định nghĩa rõ ràng hình thức về hành tinh.[31]
| Sao Thủy | Sao Kim | Trái Đất | Sao Hỏa | Sao Mộc | Sao Thổ | Sao Thiên Vương | Sao Hải Vương |
Tuy nhiên, vào thế kỷ XX, Sao Diêm Vương (Pluto) đã được khám phá ra. Sau những quan sát ban đầu dẫn đến sự tin tưởng nó lớn hơn Trái Đất,[32] thiên thể này ngay lập tức được coi là hành tinh thứ chín. Những quan sát kĩ lưỡng về sau cho thấy nó có kích thước thực sự là nhỏ hơn: năm 1936, Raymond Lyttleton đề xuất là Sao Diêm Vương có thể là một vệ tinh đã thoát ra từ Sao Hải Vương,[33] và Fred Whipple đã đề xuất vào năm 1964 rằng Sao Diêm Vương là một sao chổi.[34] Tuy thế, Sao Diêm Vương vẫn lớn hơn mọi tiểu hành tinh đã được biết đến và dường như không tồn tại một thiên thể nào lớn hơn nó nữa,[35] nên Sao Diêm Vương vẫn được coi là một hành tinh cho đến tận năm 2006.
| Sao Thủy | Sao Kim | Trái Đất | Sao Hỏa | Sao Mộc | Sao Thổ | Thiên Vương | Hải Vương | Diêm Vương |
Năm 1992, các nhà thiên văn học Aleksander Wolszczan và Dale Frail loan báo đã tìm thấy hai hành tinh quay xung quanh một sao xung, đó là PSR B1257+12 B và C.[36] Khám phá này được công nhận rộng rãi về sự xác định chính xác đầu tiên về một hệ hành tinh quay xung quanh một ngôi sao khác. Sau đó, vào ngày 6 tháng 10 năm 1995, Michel Mayor và Didier Queloz ở đại học Geneva công bố xác định được một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời quay quanh một ngôi sao thông thường ở dải chính (51 Pegasi).[37]
Sự khám phá ra các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời đã dẫn đến sự nhập nhằng trong việc định nghĩa một hành tinh, ở điểm mà một hành tinh có thể trở thành một ngôi sao. Rất nhiều hành tinh ngoài hệ Mặt Trời có khối lượng gấp nhiều lần khối lượng Sao Mộc, gần bằng với một thiên thể sao gọi là "sao lùn lâu".[38] Các sao lùn nâu được công nhận rộng rãi là các ngôi sao do có khả năng đốt cháy nhiên liệu deuterium, một đồng vị nặng hơn của hydro. Trong khi các ngôi sao nặng hơn 75 lần Sao Mộc có thế đốt cháy hydro, thì các ngôi sao chỉ bằng 13 lần khối lượng Sao Mộc có thể đốt cháy deuterium. Tuy nhiên, deuterium khá hiếm, và mọi sao lùn nâu có thể đã đốt hết deuterium từ rất lâu trước khi chúng được phát hiện ra, làm cho chúng khó có thể phân biệt được với các hành tinh siêu nặng.[39]
| Sao Thủy | Sao Kim | Trái Đất | Sao Hỏa | Sao Mộc | Sao Thổ | Sao Thiên Vương | Sao Hải Vương |
Trong suốt nửa cuối thế kỷ XX, sự khám phá ra nhiều thiên thể bên trong Hệ Mặt Trời và các thiên thể lớn khác xung quanh các ngôi sao khác, đã nảy sinh tranh cãi về bản chất của một hành tinh. Đã có sự bác bỏ đặc biệt về việc liệu một thiên thể có thể xem là một hành tinh nếu nó là một thành viên phân biệt được trong số khác của vành đai tiểu hành tinh, hoặc nếu nó đủ lớn để tạo ra năng lượng nhờ phản ứng đốt cháy nhiệt hạt nhân của deuterium.
Số lượng các nhà thiên văn đề nghị rút Sao Diêm Vương ra khỏi danh sách hành tinh đã tăng lên đáng kể, từ khi có rất nhiều thiên thể có kích thước gần bằng với nó được tìm thấy trong cùng một vùng của Hệ Mặt Trời (vành đai Kuiper) từ thập niên 1990 đến đầu thập niên 2000. Sao Diêm Vương chỉ là một thiên thể nhỏ trong tập hợp hàng nghìn thiên thể trong vành đai này.
Một trong số chúng bao gồm Quaoar, Sedna, và Eris đã từng được công bố trước đại chúng như là hành tinh thứ mười, tuy vậy đã không nhận được sự công nhận rộng rãi của cộng đồng khoa học. Sự kiện khám phá ra Eris, một thiên thể nặng hơn 27% so với khối lượng Sao Diêm Vương, là một ví dụ điển hình.
Đối mặt với vấn đề này, Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU) đã có kế hoạch đặt ra định nghĩa hành tinh, và điều này đã được đưa ra năm 2006. Số lượng các hành tinh giảm xuống còn tám thiên thể rất lớn mà có quỹ đạo sạch (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương), và một lớp mới các hành tinh lùn được đưa ra, ban đầu gồm ba thiên thể (Ceres, Pluto và Eris).[40]
Năm 2003, nhóm công tác về các Hành tinh ngoài hệ Mặt Trời của Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU) đã công bố một định nghĩa về các hành tinh được kết hợp với định nghĩa sau, hầu hết tập trung vào các thiên thể có ranh giới nằm giữa các hành tinh và các sao lùn nâu:[41]
Định nghĩa này từ đó đã được các nhà thiên văn sử dụng rộng rãi khi công bố các khám phá ra các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời trong các tạp chí chuyên ngành.[43] Mặc dù mang tính tạm thời, nó vẫn là một định nghĩa có hiệu quả cho nghiên cứu cho đến khi có một định nghĩa lâu bền hơn được chính thức công nhận. Tuy nhiên, nó không giải quyết được các tranh cãi về giới hạn dưới cho khối lượng,[44] và do đó nó định hướng một cách rõ ràng cho những tranh luận về các thiên thể bên trong Hệ Mặt Trời. Định nghĩa này cũng không bình luận về trạng thái của các hành tinh quay quanh sao lùn nâu như 2M1207b. Một sao cận lùn nâu là một thiên thể với khối lượng hành tinh được hình thành thông qua sự suy sụp của đám mây hơn là sự bồi tụ. Sự phân biệt giữa một sao cận lùn nâu và một hành tinh là chưa rõ ràng; các nhà thiên văn được chia ra làm hai phe để xem xét liệu tiến trình hình thành của một hành tinh có liên quan đến sự phân loại và định nghĩa hành tinh hay không.[45][46]
Trở ngại về giới hạn dưới đã được đưa ra thảo luận trong suốt đại hội năm 2006 của Đại hội đồng IAU. Sau nhiều tranh cãi và đã có một đề nghị bị bác bỏ, hội đồng đã bỏ phiếu thông qua một nghị quyết về định nghĩa hành tinh trong Hệ Mặt Trời như sau:[47]
Một thiên thể mà
(a) quay xung quanh Mặt Trời,
(b) có khối lượng đủ lớn để lực hấp dẫn của chính nó vượt qua các lực vật thể rắn sao cho nó có dạng cân bằng thủy tĩnh (gần hình cầu),
(c) đã dọn sạch miền lân cận quanh quỹ đạo của nó.
Theo định nghĩa này, Hệ Mặt Trời được coi là có tám hành tinh. Các thiên thể thỏa mãn đầy đủ hai điều kiện đầu nhưng không thỏa mãn điều kiện thứ ba (như Pluto, Makemake và Eris) được phân loại thành các hành tinh lùn, và cho thấy chúng cũng không phải là các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh khác. Ban đầu một ủy ban của IAU đã đề xuất một định nghĩa có kể đến một số lớn các hành tinh mà không đề cập đến điều kiện (c).[48] Sau nhiều thảo luận, hội đồng đã quyết định thông qua đề cử cho những thiên thể này được phân loại thành các hành tinh lùn.[49]
Định nghĩa này có cơ sở trên các lý thuyết hình thành hành tinh, trong đó ban đầu các phôi hành tinh đã dọn sạch miền lân cận quanh quỹ đạo của chúng khỏi các thiên thể nhỏ hơn. Nhà thiên văn học Steven Soter miêu tả:[50]
Sản phẩm cuối cùng của một đĩa bồi tụ thứ cấp là một lượng nhỏ các thiên thể tương đối lớn (các hành tinh) trong các quỹ đạo không cắt nhau hoặc cộng hưởng, khiến cho chúng không thể va chạm với nhau. Các tiểu hành tinh và các sao chổi, bao gồm các KBO [các thiên thể vành đai Kuiper], khác với các hành tinh vì chúng có thể va chạm với nhau và với các hành tinh.
Sau khi kết thúc cuộc bỏ phiếu của IAU 2006, đã có một tranh cãi và tranh luận về định nghĩa này,[51][52] và nhiều nhà thiên văn học đã tuyên bố rằng họ sẽ không sử dụng định nghĩa này.[53] Một phần chủ yếu trong những tranh cãi này là về điều kiện (c) (quỹ đạo sạch) không nên đưa vào định nghĩa, và các thiên thể được phân loại thành các hành tinh lùn có thể là một phần trong một định nghĩa rộng hơn về hành tinh. Theo thứ tự tăng dần khoảng cách đến Mặt Trời, các vật thể nhìn chung được các nhà thiên văn học đồng thuận là hành tinh lùn gồm Ceres, Orcus, Sao Diêm Vương, Haumea, Quaoar, Makemake, Gonggong, Eris và Sedna.[54][55]
Bên ngoài cộng đồng khoa học, Sao Diêm Vương đã có một ý nghĩa văn hóa quan trọng trong nhiều thế hệ công chúng khi xem nó là một hành tinh kể từ khi phát hiện ra nó năm 1930. Sự khám phá ra Eris đã được thông báo rộng rãi trên các phương tiện truyền thông như nó là một hành tinh thứ mười và do đó sự phân loại lại ba thiên thể thành các hành tinh lùn đã thu hút rất nhiều sự chú ý của truyền thông và công chúng.[56]
Bảng dưới liệt kê Các thiên thể trong Hệ Mặt Trời đã từng được xem là các hành tinh:
| Thiên thể (phân loại hiện tại) | Ghi chú | |||
|---|---|---|---|---|
| Sao | Hành tinh lùn | Tiểu hành tinh | Vệ tinh | |
| Mặt Trời | Mặt Trăng | Được phân loại thành hành tinh trước đây, tuân theo các định nghĩa từng được sử dụng. | ||
| Io, Europa, Ganymede, và Callisto |
Bốn vệ tinh lớn nhất của Sao Mộc, còn gọi là các vệ tinh Galileo sau khi Galileo Galilei khám phá ra. Ông đã đặt tên chúng là "Các hành tinh Medici" để biết ơn người bảo trợ của ông, gia đình Medici. | |||
| Titan,[b] Iapetus,[c] Rhea,[c] Tethys,[d] và Dione[d] |
Năm vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ, do Christiaan Huygens và Giovanni Domenico Cassini khám phá ra. | |||
| Ceres[e] | Pallas, Juno, và Vesta | Các tiểu hành tinh đầu tiên được biết đến, từ khi chúng được khám phá ra trong khoảng từ năm 1801 tới năm 1807, cho đến khi chúng được phân loại thành các tiểu hành tinh trong thập niên 1850.[57]
Ceres sau đó đã được phân loại thành hành tinh lùn năm 2006. | ||
| Astrea, Hebe, Iris, Flora, Metis, Hygeia, Parthenope, Victoria, Egeria, Irene, Eunomia | Các tiểu hành tinh khác, được phát hiện trong các năm từ 1845 đến 1851. Sự mở rộng nhanh chóng danh sách các hành tinh đã nhắc nhở các nhà thiên văn học phải phân loại lại thành các tiểu hành tinh, điều này đã được chấp nhận rộng rãi vào năm 1854.[58] | |||
| Pluto[f] | Thiên thể ngoài Sao Hải Vương đầu tiên được phát hiện (các hành tinh nhỏ với bán trục lớn dài hơn của Sao Hải Vương. Năm 2006, Pluto đã được phân loại lại thành một hành tinh lùn. | |||
Người phương Tây đặt tên cho các hành tinh xuất phát từ tên gọi thông dụng của người La Mã, hầu hết bắt nguồn từ cách gọi của người Hy Lạp và Babylon. Theo người Hy Lạp cổ đại, hai thiên thể sáng nhất Mặt Trời và Mặt Trăng được gọi lần lượt là Helios và Selene; hành tinh ở xa nhất gọi là Phainon, người chiếu sáng; sau đó là Phaethon, "ánh sáng"; hành tinh đỏ được gọi là Pyroeis, "lửa"; hành tinh sáng nhất là Phosphoros, "người giữ ánh sáng"; và hành tinh cuối cùng được gọi là Stilbon, người hy vọng. Người Hy Lạp cũng đặt tên các hành tinh theo tên của các vị thần trong đền thờ các vị thần, mười hai vị thần trên đỉnh Olympus: Helios và Selene là tên của các hành tinh và của các thần, Phainon được dành cho Cronus, một Titan là cha của 12 vị thần Olympus; Phaethon dành cho Zeus, con của Cronus và là người đã hạ bệ ngai vàng của Cronus; Pyroeis dành cho Ares, con trai của Zeus và là thần chiến tranh; Phosphorus được gắn với Aphrodite, vị thần tình yêu; và cuối cùng là Hermes, vị thần đưa tin và là thần trí tuệ và học vấn, được dành cho tên gọi Stilbon.[12]
Thực sự việc người Hy Lạp gắn tên các vị thần của họ cho các hành tinh là hoàn toàn mượn từ người Babylon. Tên gọi Phosphorus trong văn hóa Babylon là dành cho thần tình yêu của họ, thần Ishtar; Pyroeis dành cho thần chiến tranh, Nergal, Stilbon của thần thông thái Nabu, và Phaethon là tên gọi dành cho thần tối cao Marduk.[59] Có rất nhiều sự giống nhau trong cách đặt tên các vị thần của người Hy Lạp và người Babylon.[12] Ví dụ, thần chiến tranh Nergal của người Babylon được người Hy Lạp đồng nhất với thần Ares. Tuy nhiên, không giống như Ares, thần Nergal còn là thần của bệnh dịch và địa ngục.[60]
Ngày nay, người phương Tây biết tên các hành tinh là từ tên của 12 vị thần trên đỉnh Olympus. Trong khi người Hy Lạp hiện đại vẫn sử dụng tên gọi cổ xưa cho các hành tinh, thì trong những ngôn ngữ châu Âu khác, do sự ảnh hưởng của Đế quốc La Mã và Nhà thờ Thiên Chúa giáo, đã sử dụng tên gọi theo La Mã (hay Latinh) hơn là sử dụng tên gọi của người Hy Lạp. Người La Mã, giống như người Hy Lạp, là thuộc về chủng người Ấn-Âu, có chung một văn hóa thờ thần dưới những tên gọi khác nhau nhưng thiếu đi những trang viết miêu tả giàu truyền thống mà văn hóa thơ ca Hy Lạp đã gán cho tên gọi các thần của họ. Trong cuối thời kỳ Cộng hòa La Mã, những nhà văn La Mã đã mượn rất nhiều từ văn học miêu tả của người Hy Lạp và đem áp dụng cho thần thoại của họ, để chỉ ra nơi mà chúng trở lên hầu như không phân biệt được.[61] Khi người La Mã nghiên cứu thiên văn học Hy Lạp, họ đã đặt tên các hành tinh theo như tên của các vị thần trong tín ngưỡng của họ: Mercurius (cho Hermes), Venus (Aphrodite), Mars (Ares), Iuppiter (Zeus) và Saturnus (Cronus). Khi những hành tinh về sau được phát hiện thêm ra ở thế kỷ XVIII và 19, cách đặt tên như trên lại tiếp tục được dùng: Uranus (Ouranos) và Neptūnus (Poseidon).[62]
Một số người La Mã, theo niềm tin có thể có nguồn gốc ở Mesopotamia nhưng phát triển ở Ai Cập thuộc Hy Lạp tin rằng bảy vị thần mà các hành tinh mang tên đã thực hiện những cuộc dịch chuyển theo giờ để tìm kiếm những sự vụ trên Trái Đất. Thứ tự dịch chuyển bao gồm Sao Thổ, Sao Mộc, Sao Hỏa, Mặt Trời, Sao Kim, Sao Thủy, Mặt Trăng (từ hành tinh xa nhất đến hành tinh gần nhất)).[63] Do vậy ngày đầu tiên bắt đầu với Sao Thổ (hay lúc 1 giờ), ngày thứ hai bắt đầu với Mặt Trời (giờ thứ 25), sau đó là Mặt Trăng (giờ thứ 49), Sao Hỏa, Sao Thủy, Sao Mộc và Sao Kim. Từ mỗi ngày được đặt tên theo các vị thần mà giờ bắt đầu tương ứng với họ, lên đây cũng là thứ tự của các ngày trong tuần theo lịch La Mã sau khi chu kỳ ngày chợ được từ bỏ - và vẫn còn được dùng trong nhiều ngôn ngữ hiện đại..[64] Chủ nhật (Sunday), thứ Hai (Monday) và thứ Bảy (Saturday) được phiên dịch trực tiếp từ những tên gọi La Mã này. Trong tiếng Anh những ngày khác được đổi tên theo sau Tiw, (Tuesday) Wóden (Wednesday), Thunor (Thursday), và Fríge (Friday), đây là những thần Anglo-Saxon được xem là tương đương lần lượt với Mars, Mercury, Jupiter, và Venus.
Do Trái Đất chỉ được chấp nhận rộng rãi là một hành tinh vào thế kỷ XVII,[29] nên không có một tên gọi truyền thống nào của các vị thần dành cho nó. Nguồn gốc tên gọi Earth từ một từ Anglo-Saxon ở thế kỷ thứ VIII là erda, có nghĩa là nền hay đất và lần đầu tiên được sử dụng trong văn bản là tên gọi của một hình cầu giống Trái Đất có lẽ vào khoảng năm 1300.[65][66] Đó cũng là tên gọi hành tinh duy nhất trong tiếng Anh không bắt nguồn từ thần thoại Hy Lạp hay thần thoại La Mã. Rất nhiều ngôn ngữ thời La Mã đã sử dụng từ terra (hoặc một vài biến thể của nó) với ý nghĩa miêu tả vùng đất khô (ngược lại với biển).[67] Tuy vậy, các ngôn ngữ không thuộc ngữ hệ La Mã sử dụng riêng tên gọi của những ngôn ngữ đó cho Trái Đất. Người Hy Lạp vẫn dùng tên gọi gốc, Γή (Ge hay Yi); ngữ hệ Đức, gồm cả tiếng Anh, sử dụng nhiều biến thể của từ trong tiếng Đức cổ ertho, "nền,"[66] mà có thể thấy trong tiếng Anh là Earth, tiếng Đức Erde, tiếng Hà Lan Aarde, và tiếng Scandinavia Jorde.
Những nền văn hóa ngoài châu Âu sử dụng hệ thống tên gọi hành tinh riêng. Ấn Độ sử dụng một hệ thống tên gọi dựa trên Navagraha, gắn tên bảy hành tinh là Surya cho Mặt Trời, Chandra cho Mặt Trăng, và Budha, Shukra, Mangala, Bṛhaspati và Shani lần lượt cho Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc, và Sao Thổ và sự thăng giáng của giao điểm Mặt Trăng lần lượt là Rahu (La Hầu) và Ketu (Kế Đô). Trung Hoa và các nước thuộc Đông Á chịu ảnh hưởng về mặt văn hóa-lịch sử (như Nhật Bản, Hàn Quốc và Việt Nam) sử dụng tên gọi cho các hành tinh dựa trên Ngũ hành: Thủy (Sao Thủy/Thủy Tinh), Kim (Sao Kim/Kim Tinh), Hỏa (Sao Hỏa/Hỏa Tinh), Mộc (Sao Mộc/Mộc Tinh) và Thổ (Sao Thổ/Thổ Tinh).[64]
Hiện tại chúng ta vẫn chưa biết thực sự các hành tinh đã hình thành như thế nào. Theo lý thuyết hiện nay thì chúng được hình thành từ sự suy sụp của một tinh vân thành một đĩa mỏng gồm khí và bụi. Một tiền sao hình thành tại tâm, bao xung quanh nó là một đĩa tiền hành tinh quay xung quanh. Thông qua sự bồi tụ (một quá trình va chạm dính) các hạt bụi trong đĩa dần dần tích tụ lại thành một vật thể có khối lượng lớn hơn. Sự tập trung cục bộ các khối lượng này được gọi là các "vi hành tinh", và chúng làm gia tăng quá trình bồi tụ bằng cách hút thêm các vật chất xung quanh bởi lực hấp dẫn của chúng. Các tập trung này trở lên đặc hơn cho đến khi chúng suy sụp lại dưới ảnh hưởng của hấp dẫn để hình thành lên tiền hành tinh.[68] Sau khi một hành tinh đạt đến một đường kính lớn hơn đường kính của Mặt Trăng của Trái Đất, nó bắt đầu tích lũy một bầu khí quyển được mở rộng, tăng nhanh tốc độ bắt các vi hành tinh bằng trở lực khí quyển.[69]
Khi một tiền sao phát triển tới khi nó bắt đầu thực hiện các phản ứng trong lõi của nó để tạo thành một sao, đĩa tiền sao bị thổi bay đi bởi "sự bốc hơi quang học", bởi gió sao, sự kéo Poynting-Robertson và các hiệu ứng khác.[70][71] Sau đó vẫn còn rất nhiều đĩa tiền hành tinh quay xung quanh ngôi sao hoặc quay xung quanh nhau, nhưng theo thời gian rất nhiều trong số chúng sẽ va chạm với nhau, hoặc là hình thành lên một hành tinh lớn hơn hoặc giải phóng vật chất cho những tiền hành tinh lớn hơn hoặc bị các hành tinh hấp thụ.[72] Những thiên thể này trở lên đủ nặng sẽ bắt hầu hết vật chất rơi vào vùng quỹ đạo lân cận của chúng để trở thành hành tinh. Trong khi đó, các tiền hành tinh nào tránh được các va chạm có thể sẽ trở thành các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh thông qua quá trình bắt giữ bằng lực hấp dẫn, hoặc ở trong các vành đai của các thiên thể để trở thành hoặc là hành tinh lùn hoặc là các thiên thể nhỏ trong hệ mặt trời.
Các va chạm mạnh của các vi hành tinh nhỏ hơn (cũng như phân rã phóng xạ) sẽ nung nóng hành tinh đang hình thành, làm cho nó bị tan chảy ít nhất là một phần. Phần cấu trúc bên trong của hành tinh bắt đầu phân chia theo khối lượng, và phát triển một lõi với mật độ lớn nhất.[73] Các hành tinh đất đá nhỏ hơn mất hầu hết bầu khí quyển của chúng do sự bồi tụ này, nhưng những khí bị mất đi có thể được thay thế bởi khí thoát ra từ lớp vỏ ngoài cùng và từ các va chạm với các sao chổi.[74] (Các hành tinh nhỏ hơn sẽ mất đi bất kì bầu khí quyển nào chúng nhận được thông qua nhiều cơ chế thoát.)
Cùng với sự khám phá và quan sát các hệ hành tinh xung quanh một ngôi sao khác, điều này đã mở ra khả năng tìm hiểu kĩ lưỡng thậm chí là sửa đổi lại những quan niệm của chúng ta về sự hình thành của hành tinh. Mức độ của tính kim loại - một thuật ngữ thiên văn học để miêu tả sự có mặt của các nguyên tố hóa học với nguyên tử số lớn hơn 2 (heli) - bây giờ có thể dùng để phát hiện liệu một ngôi sao sẽ có hệ hành tinh quay xung quanh hay không.[75] Từ đó người ta nghĩ rằng các sao giàu kim loại có khả năng chứa hệ hành tinh cao hơn so với các sao nghèo kim loại.
.jpg)
Theo Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (International Astronomical Union), 8 hành tinh sau đây được chấp nhận như hành tinh chính thức của Hệ Mặt Trời:
.svg){kind=small}
).svg){kind=small}
).svg){kind=small}
) - cùng với vệ tinh của nó là Mặt Trăng.svg){kind=small}
) - cùng với 2 vệ tinh của nó là Deimos và Phobos.svg){kind=small}
) - cùng với 79 vệ tinh của nó.svg){kind=small}
) - cùng với 82 vệ tinh của nó.svg){kind=small}
, .svg){kind=small}
) - cùng với 27 vệ tinh của nó.svg){kind=small}
) - cùng với 14 vệ tinh của nóSao Mộc là hành tinh lớn nhất gấp 318 lần khối lượng Trái Đất, trong khi đó Sao Thủy là nhỏ nhất bằng 0,055 lần khối lượng Trái Đất.
Các hành tinh trong Hệ Mặt Trời có thể được chia ra thành các loại dựa theo thành phần của chúng:
| Tên gọi | Đường kính xích đạo[a] |
Khối lượng[a] | Bán kính quỹ đạo (AU) |
Chu ki quỹ đạo (năm)[a] |
Độ nghiêng so với xích đạo của Mặt Trời (°) |
Độ lệch tâm quỹ đạo |
Chu kỳ quay (ngày) |
Tên các vệ tinh[c] |
Vành đai | Bầu khí quyển | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hành tinh đá | Sao Thủy | 0,382 | 0,06 | 0,39 | 0,24 | 3,38 | 0,206 | 58,64 | – | không | rất nhỏ |
| Sao Kim | 0,949 | 0,82 | 0,72 | 0,62 | 3,86 | 0,007 | -243,02 | – | không | CO2, N2 | |
| Trái Đất[b] | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 7,25 | 0,017 | 1,00 | 1 | không | N2, O2 | |
| Sao Hỏa | 0,532 | 0,11 | 1,52 | 1,88 | 5,65 | 0,093 | 1,03 | 2 | không | CO2, N2 | |
| Hành tinh khí khổng lồ | Sao Mộc | 11,209 | 317,8 | 5,20 | 11,86 | 6,09 | 0,048 | 0,41 | 66 | có | H2, He |
| Sao Thổ | 9,449 | 95,2 | 9,54 | 29,46 | 5,51 | 0,054 | 0,43 | 62 | có | H2, He | |
| Sao Thiên Vương | 4,007 | 14,6 | 19,22 | 84,01 | 6,48 | 0,047 | -0,72 | 27 | có | H2, He | |
| Sao Hải Vương | 3,883 | 17,2 | 30,06 | 164,8 | 6,43 | 0,009 | 0,67 | 13 | có | H2, He | |
Hành tinh ngoại hệ lần đầu tiên được phát hiện và công nhận là một hành tinh quay quanh một ngôi sao thường nằm trong dải chính, công bố phát hiện vào ngày 6 tháng 10 năm 1995, khi Michel Mayor và Didier Queloz ở Đại học Geneva thông báo đã xác định được một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời quay quanh sao 51 Pegasi. Cho đến 26 tháng 10 năm 2023, có 5.535 hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời thuộc về 4.120 hệ hành tinh, với 936 hệ có nhiều hơn một hành tinh.[77]
Hành tinh nhỏ nhất từng phát hiện đã được tìm thấy quay xung quanh một tàn dư sao đã cạn kiệt nhiên liệu gọi là sao xung, đó là PSR B1257+12.[78] Đã có gần một tá hành tinh ngoài hệ Mặt Trời được tìm thấy có khối lượng từ 10 đến 20 lần khối lượng Trái Đất,[79] ví dụ chúng quay quanh các sao Mu Arae, 55 Cancri và GJ 436.[80] Những hành tinh này đã được đặt cho tên hiệu là các Sao Hải Vương bởi vì chúng có khối lượng xấp xỉ với Sao Hải Vương (17 lần khối lượng Trái Đất).[81] Một loại hành tinh ngoài hệ Mặt Trời mới khác đó là "Siêu Trái Đất", với khả năng là các hành tinh đất đá lớn hơn Trái Đất nhưng nhỏ hơn Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương. Cho tới nay, 6 hành tinh có khả năng là hành tinh siêu Trái Đất đã được phát hiện: Gliese 876 d, gần bằng 6 lần khối lượng của Trái Đất,[82] OGLE-2005-BLG-390Lb và MOA-2007-BLG-192Lb, các hành tinh băng đá lạnh lẽo được khám phá nhờ hiệu ứng vi thấu kính hấp dẫn,[83][84] COROT-Exo-7b, một hành tinh với đường kính được ước lượng bằng khoảng 1,7 lần đường kính của Trái Đất, (khiến nó trở thành hành tinh siêu Trái Đất nhỏ nhất được phát hiện và đo đạc), nhưng nó lại có bán kính quỹ đạo chỉ là 0,02 AU, điều này có nghĩa là bề mặt của nó có thể bị tan chảy tại nhiệt độ 1000-1500 °C,[85] và hai hành tinh quay quanh một sao lùn đỏ gần Mặt Trời là Gliese 581. Gliese 581 d có khối lượng gần bằng 7,7 lần khối lượng Trái Đất,[86] trong khi Gliese 581 c có khối lượng bằng 5 lần Trái Đất và ban đầu được nghĩ là có khả năng là hành tinh đất đá đầu tiên được tìm thấy nằm trong vùng ở được của một ngôi sao.[87] Tuy nhiên, các nghiên cứu chi tiết hơn tiết lộ ra rằng nó quá gần ngôi sao mẹ để có thể ở được, và hành tinh xa hơn trong hệ này, Gliese 581 d, lại lạnh hơn nhiều so với Trái Đất, nếu có thể ở được trên nó thì bầu khí quyển của nó phải chứa lượng khí nhà kính cần thiết để tạo ra một môi trường đủ ấm.[88]
Vẫn còn chưa rõ ràng một khi các hành tinh lớn được phát hiện ra liệu có giống với các hành tinh khí khổng lồ trong Hệ Mặt Trời hay không hay chúng lại là một loại hoàn toàn khác chưa được biết đến, giống như hành tinh amonia khổng lồ hoặc hành tinh cacbon. Đặc biệt, một vài hành tinh mới được phát hiện, gọi là các hành tinh nóng kiểu Sao Mộc, có quỹ đạo cực gần với ngôi sao mẹ, và quỹ đạo gần tròn. Do đó chúng nhận được rất nhiều bức xạ sao hơn những hành tinh khí khổng lồ trong Hệ Mặt Trời, và các nhà thiên văn đã đặt ra câu hỏi liệu chúng có giống với các kiểu hành tinh đã biết hiện nay hay không. Cũng tồn tại một lớp các hành tinh nóng kiểu Sao Mộc, gọi là các hành tinh Chthonic (hành tinh địa ngục), theo đó quỹ đạo của hành tinh quá gần ngôi sao nên bầu khí quyển của chúng bị thổi bay hoàn toàn bởi bức xạ của sao. Trong khi đã có nhiều hành tinh nóng kiểu Sao Mộc đã được phát hiện đang trong quá trình mất đi bầu khí quyển, cho đến năm 2008, chưa một hành tinh Chthonic được phát hiện.[89]
Để quan sát được chi tiết hơn các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời sẽ phải cần những thiết bị thế hệ mới, bao gồm các kính thiên văn không gian. Hiện tại hai tàu COROT và Kepler đang tìm kiếm các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời nhờ vào hiệu ứng thay đổi độ sáng của các ngôi sao do hành tinh đi ngang qua. Một vài dự án đã được đề xuất để chế tạo một dãy các kính thiên văn không gian để tìm các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời với khối lượng xấp xỉ khối lượng Trái Đất. Chúng bao gồm các dự án của NASA, Tàu tìm kiếm các hành tinh đất đá (Terrestrial Planet Finder), và Nhiệm vụ giao thoa kế không gian (Space Interferometry Mission), và PEGASE của CNES.[90] Nhiệm vụ những thế giới mới (New Worlds Mission) là một thiết bị liên hợp với Kính thiên văn không gian James Webb. Phổ thu được đầu tiên từ các hành tinh ngoại hệ được thông báo vào tháng 2 năm 2007 (của (HD 209458 b và HD 189733 b).[91][92] Tần suất xuất hiện các hành tinh đất đá là một trong các tham biến của phương trình Drake ước lượng số lượng nền văn minh ngoài Trái Đất tồn tại trong thiên hà của chúng ta.[93]
Vật thể có khối lượng hành tinh, PMO, hay planemo là một thiên thể với khối lượng nằm trong khoảng khối lượng định nghĩa cho hành tinh - ví dụ như với khối lượng lớn hơn các vật thể nhỏ, và nhỏ hơn khối lượng của một sao lùn nâu có phản ứng hạt nhân ở lõi hoặc nhỏ hơn khối lượng một ngôi sao. Theo định nghĩa mọi hành tinh là các thiên thể có khối lượng hành tinh nhưng mục đích của thuật ngữ là để miêu tả các thiên thể không thỏa mãn những đặc điểm của một hành tinh, chẳng hạn như các hành tinh trôi tự do không quay quanh một ngôi sao, hoặc các thiên thể được hình thành thông qua quá trình suy sụp đám mây hơn là sự bồi tụ mà đôi khi được gọi là các sao cận lùn nâu.
Trước khi có quyết định vào tháng 8 năm 2006, một vài thiên thể đã được các nhà thiên văn học đề xuất - trong giai đoạn thảo luận lần đầu của IAU - như là hành tinh. Tuy vậy vào năm 2006 một vài thiên thể đã được phân loại lại thành các hành tinh lùn, là các thiên thể khác với các hành tinh. Hiện tại IAU công nhận có 5 hành tinh lùn trong Hệ Mặt Trời: Ceres, Sao Diêm Vương (Pluto), Haumea, Makemake và Eris. Một vài thiên thể khác nằm trong vành đai tiểu hành tinh và vành đai Kuiper đang được xem xét phân loại, và có thể sẽ có thêm 50 thiên thể nữa được phân loại. Có khoảng 200 thiên thể đã được khám phá và quan sát đầy đủ trong vành đai Kuiper. Các hành tinh lùn có chung rất nhiều đặc điểm với hành tinh, mặc dù vậy chúng vẫn còn những điểm khác biệt - theo đó chúng không trở thành nổi trội trong quỹ đạo của chúng. Theo định nghĩa, mọi hành tinh lùn là thành viên của các quần thể lớn hơn. Ceres là thiên thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh, trong khi Sao Diêm Vương, Haumea, và Makemake là các thành viên của vành đai Kuiper và Eris là thành viên của đĩa phân tán. Các nhà khoa học như Mike Brown tin rằng sớm hay muộn sẽ có trên 40 thiên thể ngoài Sao Hải Vương được phân loại thành các hành tinh lùn theo như định nghĩa của IAU gần đây.[94]
Một số mô phỏng máy tính về sự hình thành hệ hành tinh và ngôi sao gợi ra rằng một vài vật thể với khối lượng hành tinh có thể bị văng vào không gian liên sao.[95] Một số nhà khoa học tranh luận rằng những thiên thể lang thang như vậy được tìm thấy trong không gian sâu thẳm nên được phân loại thành "hành tinh", mặc dù một số khác thì đề nghị chúng nên được xếp vào các sao có khối lượng thấp.[96][97]
Các ngôi sao hình thành thông qua sự suy sụp hấp dẫn của các đám khí, nhưng những thiên thể nhỏ hơn cũng có thể hình thành nhờ sự suy sụp hấp dẫn. Các thiên thể khối lượng hành tinh hình thành theo cách này đôi khi được gọi là các sao cận lùn nâu. Các sao cận lùn nâu có thể trôi nổi tự do như Cha 110913-773444, hoặc quay xung quanh một thiên thể lớn như 2MASS J04414489+2301513.
Trong một thời gian ngắn của năm 2006, các nhà thiên văn tin rằng họ đã tìm thấy một hệ đôi những thiên thể như vậy, đó là Oph 162225-240515, được những người phát hiện ra miêu tả là "planemo", hoặc "vật thể với khối lượng hành tinh". Tuy nhiên, những phân tích gần đây về các thiên thể đã xác định được rằng khối lượng của chúng có thể lớn hơn 13 lần Sao Mộc, khiến chúng trở thành cặp sao lùn nâu.[98][99][100]
Một vài vệ tinh lớn với kích thước tương đương hoặc lớn hơn Sao Thủy, ví dụ các vệ tinh Galileo của Sao Mộc và Titan. Alan Stern đã lập luận rằng vị trí không nên là vấn đề và chỉ xét đến những thuộc tính địa vật lý trong định nghĩa hành tinh, và ông đề xuất thuật ngữ hành tinh vệ tinh cho các thiên thể kích thước hành tinh nhưng lại quay quanh một hành tinh khác. Cũng giống như vậy, Stern cho rằng đối với các thiên thể kích thước hành tinh trong vành đai tiểu hành tinh hoặc vành đai Kuiper cũng lên là những hành tinh.[101]
Mặc dù mỗi hành tinh có các đặc trưng vật lý riêng biệt, nhưng cũng có một lớp rộng sự tương đồng giữa chúng. Một trong vài những đặc tính này, như các vành đai hoặc các vệ tinh tự nhiên, chỉ mới quan sát được ở các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, trong khi một số khác cũng có đối với các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời.
Theo các định nghĩa hiện tại, mọi hành tinh phải quay quanh một ngôi sao; do vậy mọi "hành tinh lang thang" đều bị loại trừ. Trong Hệ Mặt Trời, mọi hành tinh quay trên quỹ đạo trong cùng hướng với chiều tự quay của Mặt Trời (ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ cực bắc của Mặt Trời). Ít nhất có một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời, WASP-17b, đã được tìm thấy là nó quay trên quỹ đạo ngược hướng với chiều tự quay của ngôi sao mẹ.[102] Chu kỳ một vòng quay của hành tinh trên quỹ đạo được gọi là chu kỳ thiên văn hay năm thiên văn của hành tinh đó.[103] Một năm của hành tinh phụ thuộc vào khoảng cách từ nó đến ngôi sao; hành tinh càng xa ngôi sao của nó, không những khoảng cách chuyển động của nó càng lớn hơn, mà còn vận tốc trên quỹ đạo của nó cũng chậm hơn, do nó bị ảnh hưởng của trường hấp dẫn của ngôi sao. Bởi vì không một quỹ đạo hành tinh nào là tròn tuyệt đối, nên khoảng cách đến ngôi sao cũng thay đổi liên tục trong "năm" của nó. Điểm gần ngôi sao nhất được gọi là cận điểm quỹ đạo (điểm cận nhật trong Hệ Mặt Trời), trong khi khoảng cách xa nhất gọi là viễn điểm quỹ đạo (điểm viễn nhật). Khi hành tinh tiến gần đến cận điểm quỹ đạo, vận tốc của nó tăng lên khi thế năng của nó biến đổi thành động năng, giống như một vật rơi tự do ở trên Trái Đất gia tốc khi nó rơi xuống; khi hành tinh đến gần viễn điểm quỹ đạo, vận tốc của nó giảm, giống như một vật trên Trái Đất được ném lên trên chuyển động chậm dần khi nó lên đến đỉnh của đường chuyển động.[104]
Quỹ đạo của mỗi hành tinh được mô tả bởi một tập hợp các tham số quỹ đạo:
Các hành tinh cũng có trục quay nghiêng với độ nghiêng khác nhau; trục quay nghiêng một góc với mặt phẳng quy chiếu của mặt phẳng chứa xích đạo ngôi sao. Điều này làm cho lượng ánh sáng nhận được ở mỗi bán cầu thay đổi theo mùa trong năm; khi bán cầu bắc nằm xa ngôi sao, thì bán cầu nam lại nằm gần sao và ngược lại. Từ đó mỗi hành tinh trải qua các mùa khác nhau; và thay đổi thời tiết theo chu kỳ quay trong một năm. Thời điểm một bán cầu nằm gần nhất hoặc xa nhất so với ngôi sao được gọi là điểm chí. Mỗi hành tinh có hai điểm chí trong một chu kỳ quay trên quỹ đạo; khi một bán cầu ở thời điểm hạ chí, lúc đó ngày này có thời gian dài nhất, bán cầu kia ở thời điểm đông chí, và ngày này có thời gian ngắn nhất. Sự thay đổi lượng ánh sáng và nhiệt nhận được ở mỗi bán cầu tạo ra sự thay đổi hàng năm đối với các mùa đối với mỗi bán cầu. Độ nghiêng trục quay của Sao Mộc khá nhỏ, cho nên sự thay đổi giữa các mùa là rất ít. Mặt khác, Sao Thiên Vương lại có trục quay nghiêng rất lớn (97,77°) làm cho một bán cầu luôn nhận được ánh sáng Mặt Trời trong một nửa chu kỳ quỹ đạo và tương ứng bán cầu kia thì lại nằm trong bóng tối.[109] Đối với các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời, trục quay nghiêng là điều chưa được biết chắc chắn, nhiều người nghĩ rằng hầu hết các hành tinh nóng kiểu Sao Mộc hoàn toàn không có trục quay nghiêng do kết quả của sự quá gần với ngôi sao mẹ.[110]
.gif)
Hành tinh quay xung quanh một trục tưởng tượng đi qua tâm của nó. Chu kỳ tự quay của hành tinh gọi là ngày của nó. Hầu hết các hành tinh trong Hệ Mặt Trời tự quay theo cùng hướng với hướng chuyển động của nó trên quỹ đạo, hướng ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ cực bắc của Mặt Trời, trong khi Sao Kim[111] và Sao Thiên Vương[112] lại là ngoại lệ, chúng tự quay theo chiều kim đồng hồ, mặc dù độ nghiêng trục quay của Sao Thiên Vương rất lớn khiến cho sự phân biệt cực nào là cực "bắc" trở lên khó khăn và làm cho khó xác định được nó quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ.[113] Dù theo quy ước nào, Sao Thiên Vương có sự quay nghịch hành tương đối với quỹ đạo của nó.
Sự tự quay của hành tinh có thể được dẫn ra bởi một vài yếu tố trong quá trình hình thành hành tinh. Mô men động lượng toàn phần có thể suy ra từ mô men động lượng của từ vật thể bồi tụ đóng góp vào hành tinh. Sự bồi tụ khí ở các hành tinh khí khổng lồ cũng đóng góp vào mô men động lượng. Cuối cùng, trong suốt giai đoạn cuối của sự hình thành hành tinh, một quá trình ngẫu nhiên của đĩa bồi tụ tiền hành tinh có thể ngẫu nhiên thay đổi trục quay của hành tinh.[114] Có sự thay đổi lớn trong độ dài ngày giữa các hành tinh, trong khi một vòng tự quay của Sao Kim mất gần 243 ngày Trái Đất, thì các hành tinh khí khổng lồ chỉ mất có vài giờ.[115] Chu kỳ tự quay của các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời cũng không được rõ ràng; tuy nhiên đối với các hành tinh kiểu Sao Thủy thì việc quá gần ngôi sao mẹ của chúng khiến chúng bị khóa thủy triều đối với ngôi sao (quỹ đạo của chúng đồng bộ với sự tự quay của chúng). Điều này có nghĩa là chúng luôn hướng một mặt về phía ngôi sao, và mặt này luôn luôn là ban ngày, ngược lại mặt kia luôn là ban đêm.[116]
Đặc trưng quỹ đạo định rõ của một hành tinh đó là sự làm sạch miền lân cận của nó. Để một hành tinh có được miền lân cận sạch thì nó phải có khối lượng đủ lớn để hút toàn bộ hoặc đẩy văng mọi thiên thể nhỏ (vi hành tinhh) trong quỹ đạo của nó. Theo đó, quỹ đạo của hành tinh quanh ngôi sao được tách biệt rõ ràng, trái ngược với trên cùng quỹ đạo của một thiên thể có nhiều thiên thể với cùng kích thước (ví dụ như quỹ đạo của Trái Đất bị rất nhiều sao chổi cắt qua, hoặc quỹ đạo của Sao Hải Vương và Pluto cắt nhau; nhưng so sánh về khối lượng thì Trái Đất và Sao Hải Vương lớn hơn rất nhiều so với chúng[117]). Đặc trưng này đã trở thành một điều kiện bắt buộc trong phần định nghĩa chính thức của IAU vào tháng 8 năm 2006. Sự giới hạn này đã loại trừ các thiên thể đã từng là hành tinh như Sao Diêm Vương, Eris và Ceres, và phân loại chúng thành hành tinh lùn.[2] Mặc cho tới nay giới hạn này chỉ áp dụng cho các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, một số hệ hành tinh ngoài hệ Mặt Trời đã được tìm thấy với chứng cớ cho thấy sự làm sạch quỹ đạo diễn ra trong đĩa bồi tụ bao quanh ngôi sao.[118]
Một đặc tính vật lý định rõ của hành tinh đó là khối lượng đủ lớn để cho chính lực hấp dẫn của nó thắng được lực liên kết điện từ giữa các phân tử, làm cho hành tinh đạt đến trạng thái cân bằng thủy tĩnh. Hệ quả là mọi hành tinh đều có dạng cầu hoặc phỏng cầu. Nhỏ hơn giới hạn khối lượng này, vật thể có thể có hình dạng bất kì, nhưng nếu lớn hơn giới hạn này, cho dù hành tinh có các thành phần hóa học nào đi chăng nữa, lực hấp dẫn sẽ hút mọi thứ hướng về khối tâm khiến cho vật thể trở thành hình cầu.[119]
Khối lượng cũng là một thuộc tính cơ bản để các hành tinh có thể phân biệt được so với các ngôi sao. Giới hạn khối lượng trên cho các hành tinh là gần 13 lần khối lượng của Sao Mộc, vượt qua giới hạn này chúng có thể đủ điều kiện thích hợp cho phản ứng hợp hạch. Ngoài Mặt Trời, không một thiên thể nào có khối lượng lớn hơn giới hạn này tồn tại trong Hệ Mặt Trời; tuy nhiên một số hành tinh ngoài hệ Mặt Trời có khối lượng gần với giới hạn này. Từ điển hành tinh ngoài hệ Mặt Trời liệt kê một vài hành tinh có khối lượng rất gần giới hạn trên: HD 38529c, AB Pictorisb, HD 162020b, và HD 13189b. Một số thiên thể với khối lượng cao hơn giới hạn này cũng được liệt kê ra, và chúng thỏa mãn cho điều kiện xảy ra phản ứng hợp hạch, cho nên chúng được miêu tả phù hợp hơn khi phân loại thành sao lùn nâu.[79]
Hành tinh nhỏ nhất từng được biết, ngoại trừ các hành tinh lùn và các vệ tinh, đó là PSR B1257+12 a, một trong những hành tinh ngoài hệ Mặt Trời đầu tiên được phát hiện, đã được tìm thấy năm 1992 trong quỹ đạo xung quanh một sao xung. Khối lượng của nó gần bằng một nửa của Sao Thủy.[79]
Mỗi hành tinh bắt đầu sự tồn tại của chúng trong trạng thái lỏng hoàn toàn; trong buổi đầu hình thành, các vật chất đậm đặc hơn, nặng hơn chìm xuống về phía tâm, còn những vật chất nhẹ hơn thì nằm lại trên bề mặt. Do vậy mỗi hành tinh có sự phân lớp bên trong bao gồm một lõi hành tinh bao xung quanh bởi các lớp phủ lỏng hoặc rắn. Các hành tinh đất đá được bọc với lớp trên cùng cứng gọi là lớp vỏ,[120] nhưng trong các hành tinh khí khổng lồ lớp phủ chỉ đơn giản hòa tan dần vào các lớp mây và khí ở bên trên. Các hành tinh đất đá chứa một lõi bao gồm các nguyên tố từ tính như sắt và niken, và các lớp phủ silicat. Người ta tin rằng Sao Mộc và Sao Thổ có các lõi đá và kim loại bao bọc xung quanh bởi các lớp phủ hydro kim loại.[121] Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, với kích thước nhỏ hơn, chứa các lõi đá bao bọc xung quanh bởi nước, amonia, mêtan và các chất dễ bay hơi (băng).[122] Hoạt động của chất lỏng bên trong những hành tinh làm diễn ra quá trình địa động lực tạo ra từ trường của hành tinh.[120]
Mọi hành tinh trong Hệ Mặt Trời đều có khí quyển do khối lượng lớn của chúng làm cho hấp dẫn đủ mạnh để giữ các hạt khí gần bề mặt hành tinh. Các hành tinh khí khổng lồ với khối lượng lớn đủ để giữ một lượng lớn các khí nhẹ như hydro và heli trong bầu khí quyển của chúng, trong khi các hành tinh nhỏ hơn để mất hầu hết những khí này vào không gian.[123] Thành phần của khí quyển Trái Đất rất khác so với các hành tinh do có rất nhiều quá trình của sự sống đã thải vào hành tinh những phân tử oxy tự do.[124] Có một hành tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời về thực chất không có bầu khí quyển, đó là Sao Thủy, mà hầu hết, nhưng không phải toàn bộ, khí quyển đã bị thổi bay vào không gian bởi gió Mặt Trời.[125]
Bầu khí quyển hành tinh bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ lớn năng lượng nhận được từ Mặt Trời hoặc từ bên trong hành tinh, dẫn đến sự hình thành các hệ thống thời tiết động lực như xoáy thuận nhiệt đới (trên Trái Đất), bão bụi lớn - hành tinh (trên Sao Hỏa), và xoáy nghịch kích thước Trái Đất trên Sao Mộc (gọi là Vết Đỏ Lớn), và các lỗ hổng trong bầu khí quyển (trên Sao Hải Vương).[109] Ít nhất một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời, HD 189733 b, đã được cho là có những hệ thời tiết như vậy, giống như Vết Đỏ Lớn nhưng lớn hơn hai lần.[126]
Những hành tinh nóng kiểu Mộc Tinh đã được chỉ ra là đang bị mất đi bầu khí quyển vào trong không gian do bức xạ của ngôi sao mẹ, giống đuôi của các sao chổi.[127][128] Những hành tinh này có những nhiệt độ khác nhau rất lớn giữa phía ban ngày và ban đêm làm xuất hiện những cơn gió siêu thanh,[129] mặc dù phía ngày và đêm của HD 189733b hiện lên có nhiệt độ khá giống nhau, ám chỉ rằng bầu khí quyển của hành tinh được phân bố lại một cách hiệu quả năng lượng từ ngôi sao xung quanh hành tinh.[126]
Một đặc trưng quan trọng của các hành tinh đó là mômen từ nội tại của chúng mà làm cho sinh ra từ quyển. Sự có mặt của từ trường cho thấy rằng hành tinh vẫn còn những hoạt động địa chất. Nói cách khác, các hành tinh từ tính có các dòng vật chất dẫn điện ở bên trong chúng, làm tạo ra từ trường cho hành tinh. Những trường này làm thay đổi rõ rệt tương tác của hành tinh với gió sao. Một hành tinh từ tính tạo ra xung quanh chúng một khoang trong gió sao gọi là từ quyển, khiến cho gió sao không thể thâm nhập vào hành tinh. Từ quyển có thể lớn hơn rất nhiều so với hành tinh. Ngược lại, những hành tinh phi từ tính chỉ có từ quyển nhỏ sinh ra từ tương tác của ion quyển với gió sao, và không thể bảo vệ hành tinh một cách hiệu quả được.[130]
Trong tám hành tinh trong Hệ Mặt Trời, chỉ có Sao Kim và Sao Hỏa là thiếu từ quyển.[130] Thêm vào đó, vệ tinh Ganymede của Sao Mộc cũng có từ quyển. Từ trường của hành tinh từ tính của Sao Thủy là yếu nhất, và không đủ khả năng để chống lại gió Mặt Trời. Từ trường của Ganymede lớn hơn gấp vài lần, và của Sao Mộc là mạnh nhất trong Hệ Mặt Trời (rất mạnh đến nỗi nó ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của các phi hành gia trong tương lai đối với các nhiệm vụ đưa người lên vệ tinh của Sao Mộc). Từ trường của các hành tinh khí khổng lồ khác (trong Hệ Mặt Trời) có cường độ gần bằng của Trái Đất, nhưng mômen từ của chúng thường lớn hơn. Trục từ trường của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương bị nghiêng mạnh tương đối so với trục quay và lệch ra khỏi tâm của hành tinh.[130]
Năm 2004 một đội các nhà thiên văn ở Hawaii đã quan sát một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời quay xung quanh sao HD 179949, và hành tinh này hiện lên như là một vết đen trên bề mặt của ngôi sao mẹ. Họ đã đưa ra giả thiết là từ quyển của hành tinh đang truyền năng lượng lên bề mặt của sao, làm nhiệt độ bề mặt ngôi sao đã từng cao là 14.000 độ tăng thêm 750 độ nữa.[131]
Một vài hành tinh hoặc hành tinh lùn trong Hệ Mặt Trời (như Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương) có chu kỳ quỹ đạo cộng hưởng với các thiên thể khác hoặc với các vật thể nhỏ hơn (điều này cũng hay xảy ra với các vệ tinh tự nhiên). Ngoại trừ Sao Thủy và Sao Kim không có vệ tinh tự nhiên, các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời đều có vệ tinh tự nhiên. Trái Đất có một, Sao Hỏa có hai, và các hành tinh khí khổng lồ có rất nhiều vệ tinh trong những "hệ thống giống hành tinh" phức tạp. Nhiều vệ tinh của các hành tinh khí khổng lồ có các đặc tính tương tự với các hành tinh đất đá và các hành tinh lùn, và một số đã được nghiên cứu với khả năng có tồn tại sự sống trên đó (đặc biệt là Europa).[132][133][134]
Bốn hành tinh khí khổng lồ cũng có các vành đai hành tinh quay xung quanh với kích thước thay đổi và cấu trúc phức tạp. Các vành đai chủ yếu là tổ hợp của bụi hoặc các hạt vật chất, nhưng có thể chứa những vệ tinh rất nhỏ mà lực hấp dẫn của chúng tạo nên hình dạng và duy trì cấu trúc của chúng. Mặc dù nguồn gốc của các vành đai hành tinh vẫn chưa được biết chính xác, chúng được cho là kết quả của các vệ tinh tự nhiên rơi vào giới hạn Roche của hành tinh mẹ và bị xé toạc ra bởi lực thủy triều.[135][136]
Chưa có một đặc tính thứ cấp nào được quan sát xung quanh các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời. Tuy nhiên thiên thể sao cận lùn nâu Cha 110913-773444, được miêu tả là hành tinh lang thang, được cho là có một đĩa tiền hành tinh nhỏ quay xung quanh.[96]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.png)
_flatten_crop.jpg)
