مشخصات  هلال  صبحگاهی شعبان 1428 (بر اساس محاسبات مکان مرکزی)

داستان کشف پلوتون اسطوره‌ی اخترشناسی نوین است. وقتی یوهان گاله نپتون را در 1846 دید مکانیک نیوتونی حاکم مطلق جهان بود. چه کسی می‌توانست محاسبات فیزیکی که محل نپتون را در آسمان پیش‌بینی کرده‌بودند انکار کند. داستان از این قرار بود که مدار اورانوس نامنظم بود و مطابق نظریه‌های فیزیکی رفتار نمی‌کرد. دو ریاضی‌دان از روی داده‌های رصدی اورانوس حدس زدند که سیاره‌ای در ورای آن عامل اصلی این اختلال‌هاست. آن‌دو به درستی محل سیاره‌ی جدید را تخمین زدند و گاله فقط آن را دید. اما به نظر می‌رسید مدار نپتون هم نامنظمی‌هایی دارد. اخترشناسان که مزه‌ی کشف نپتون را چشیده بودند باز هم گمان بردند که سیاره‌ای آن‌سوی نپتون همه‌ی این نامنظمی‌ها را پدید آورده است. ویلیام پیکرینگ و پرسیوال لاول چندین محل را در آسمان تخمین زدند که اگر سیاره‌ی X در آن محل‌ها بود می‌توانست چنین نامنظمی‌هایی در مدار نپتون پدید آورد. جستجو برای این سیاره از سال 1905 در رصدخانه‌ی لاول آغاز شد. کار جستجو حتی سال‌ها پس از مرگ لاول در 1916 نیز ادامه یافت.

دستگاه مقایسه گر چشمک زنی که تامباو با از پشت آن پلوتون را کشف کرد.

کلاید تامباو (Clyde Tombaugh) منجم جوانی بود که تلسکوپی دست‌ساز ساخته بود. او طرح‌هایی را که از پشت چشمی این تلسکوپ از مشتری و زحل کشیده بود برای رصدخانه‌ی لاول فرستاد. این باعث شد که تامباو در 1929 در رصدخانه استخدام شود. در رصدخانه‌ی لاول از هر بخش آسمان به فواصل زمانی معین (مثلا یک هفته) دوبار عکاسی می‌شد. با مقایسه‌ی این دو عکس اگر چیزی در زمینه‌ی ستاره‌های ثابت حرکت می‌کرد پیدا می‌شد. برای مقایسه هر دو عکس را داخل دستگاهی به نام مقایسه گر چشمک‌زن (Blink Comparator) می‌گذاشتند. تامباو شب‌ها را به عکاسی می‌گذراند و روزها را به مقایسه‌ی عکس‌های تهیه شده. و سرانجام پس از 25 سال تلاش در رصدخانه‌ی لاول، تامباو جوان پلوتون را در 29 بهمن 1308 (18 فوریه‌ی 1930) در عکس‌هایی که ماه پیش گرفته شده بود یافت.

سیاره‌ای که تامباو کشف کرده بود مدتی بی‌نام بود. نام پلوتون را دختری 11 ساله به نام ونتیا فیر (Venetia Phair) که آن زمان دانش‌آموز یک مدرسه‌ی ابتدایی در انگلستان بود پیشنهاد کرد. پلوتون (Pluto) خدای دنیای زیرین است. صبح یکی از روزهای اواخر زمستان 1930 پدر ونتیا در صفحه‌ی 14 روزنامه‌ی Times خبر کشف سیاره‌ی تازه را خواند و برای دخترش تعریف کرد که هنوز نامی برای این سیاره انتخاب نشده است. ونتیا هم که به اسطوره شناسی و نجوم علاقه‌مند بود نام پلوتون را پیشنهاد کرد. پلوتون به قدری نام موفقی بود که همان سال شخصیت پلوتو (سگ معروف والت دیزنی) از روی سیاره جدید نام‌گذاری شد. مقاله BBC را در همین رابطه ببینید.

عجیب نیست که نشان پلوتون برای پاسداشت لاول ترکیبی از حروف P و L است. اما...، اما این پلوتون نمی‌توانست سیاره‌ی X لاول باشد، با این‌که پلوتون تقریبا در یکی از محل‌هایی کشف شد که لاول پیش‌بینی کرده بود. از همان ابتدا بعد از این‌که معلوم شد قرص پلوتون از پشت چشمی دیده نمی‌شود همه می‌دانستند که پلوتون کوچک‌تر و کم‌جرم‌تر از آن است که چنین تغییراتی بر مدار نپتون وارد کند. تازه به نظر می‌رسد این نپتون است که مدار پلوتون را بسیار آشفته کرده است، پلوتون هرگز نمی‌تواند تأثیر چشمگیری بر نپتون بگذارد.

پس سیاره‌ی X کجاست؟ پس از کشف پلوتون تامباو جستجویش را ادامه داد. او چندین سیارک، ستاره‌ی متغیر و حتی یک دنباله‌دار یافت. اما خبری از سیاره‌ی دیگری نشد. پایونیر 10 و 11 و ویجرهای 1 و 2 که به ملاقات اورانوس و نپتون رفتند مشکل مدار آنها را برای همیشه حل کردند. وقتی فضاپیماها از کنار سیاره‌ها می‌گذشتند مقداری شتاب می‌گرفتند. این شتاب مستقیما به جرم سیاره مربوط می‌شود. با اندازه‌گیری این شتاب دانشمندان دریافتند که جرم اورانوس و نپتون را 1 درصد کمتر از جرم واقعی آنها محاسبه کرده بودند. با جایگذاری اعداد جدید مشکل نامنظمی‌های مدار هر دو سیاره برای همیشه حل شد. پس هیچ سیاره‌ای X ای وجود ندارد.

مقایسه اندازه اجرام بزرگ کمربند کویی پر با زمین

با این همه پلوتون بیش از هفتاد سال بدون مشکل بزرگی یک سیاره بود. ولی همه چیز در پاییز 1380 (2002) تغییر کرد؛ زمانی که اخترشناسان کوآوار را یافتند. از 1992 که اولین جرم در کمربند کوئی‌پر کشف شد تا کنون بیش از 800 جرم در این ناحیه از منظومه‌ی شمسی شناخته شده است. کمربند کوئی‌پر منطقه‌ای است دورتر از مدار نپتون که پیش‌بینی می‌شود شامل هزاران جرم کوچکی باشد که از ابتدای پیدایش منظومه‌ی شمسی به همراه خود سیاره‌ی نپتون به آن محل رانده شده‌اند. هیچکدام از این 800 جسم در حد و اندازه‌های پلوتون و حتی قمرش، کارن، نبودند. ولی کوآوار جسمی با قطر 1260 کیلومتر بود. بی‌شک کوآوار به گروهی از اجرام منظومه‌ی شمسی تعلق داشت که پیش از این نام‌گذاری شده بود: اجرام کمربند کویی‌پر (KBO). مشکل این‌جا بود که پلوتون هم می‌بایست جزء این گروه قرار می‌گرفت. اگر تنها تفاوت پلوتون با دیگر اجرامی کویی‌پر اندازه‌اش بود، کوآوار فقط چند کیلومتر از پلوتون کوچک‌تر بود. سال پیش مسئله برای پلوتون وقتی حیاتی‌تر شد که جرم کوئی‌پر 2003 VB12 (معروف به سدنا، Sedna) پا به خانواده‌ی منظومه‌ی شمسی گذاشت. سدنا از پلوتون بزرگ‌تر بود. مدار سدنا بی‌اندازه کشیده‌تر از مدار پلوتون است طوری که در نزدیک‌ترین فاصله از خورشید به 76 واحد نجومی (AU، هر واحد نجومی فاصله‌ی متوسط زمین از خورشید و تقریبا معادل 150 میلیون کیلومتر است) و در دورترین نقطه‌ی مدارش به فاصله‌ی 526 واحد نجومی از خورشید می‌رسد. به هرحال همین کشف باعث شد تا اخترشناسان به فکر تعیین ماهیت یک سیاره بیافتند.

این اولین باری نبود که اخترشناسان به دنبال تعریفی برای یک سیاره بودند. وقتی ویلیام هرشل در 1781 به دنبال ستاره‌های دوتایی می‌گشت جرمی را در صورت فلکی ثور دید که ابتدا تصور می‌کرد یک دنباله‌دار است. اما مدار این جرم تازه کشف شده بیشتر شبیه مدار سیاره‌ها، دایره‌ای، بود. به زودی همه قبول کردند که جرم تازه سیاره‌ی هفتم منظومه‌ی شمسی است و نامش را اورانوس نهادند. اورانوس یک قانون کهنه را زنده کرد: قانون بده (Bode) که اندازه و فاصله‌ی سیارات از خورشید را بر حسب یک رابطه‌ی ریاضی بیان می‌کند. اخترشناسان تا پیش از کشف اورانوس قانون بده را بی‌معنی می‌پنداشتند(این قانون امروزه ‌هم بی معنی تلقی می‌شود و صرفا از نظر تاریخی اهمیت دارد) ولی اورانوس درست در محلی کشف شد که قانون بده پیش‌بینی می‌کرد سیاره‌ای آنجا باشد. اما در قانون بده یک مشکل وجود داشت، این قانون پیش‌بینی می‌کرد که می‌بایست سیاره‌ای بین مریخ و مشتری وجود داشته باشد، ولی تا آن زمان چنین جرمی کشف نشده بود. پس کاوش‌های بعدی برای کشف این سیاره ادامه یافت، تا این‌که در 1801 درست در همان فاصله‌ی بین مریخ و مشتری سرس (Ceres) کشف شد. بلافاصله این جرم را یک سیاره دانستند. اما یک سال بعد در همان منطقه پالاس کشف شد. چند سال بعد جونو پیدا شد که مداری مشابه مدار دو جرم قبلی داشت. با ادامه‌ی این کشف‌ها ویلیام هرشل پیشنهاد کرد که این اجرام جدید در دسته‌ای جدا از سیارات طبقه بندی شوند. به هرحال حتی سال‌ها پس از مرگ هرشل این طبقه بندی را همه قبول نداشتند. امروزه هزاران سیارک کشف شده است که سرس از همه‌یشان بزرگ‌تر است. دیگر سیارک‌ها صخره‌های سرگردانی هستند که بین مدار مریخ و مشتری دور خورشید در گردشند.

اگر قرار بود همه اجرامی که در منظومه شمسی به دلیل نیروی گرانش خودشان شکلی گرد پیدا کرده اند را سیاره بدانیم ترسیم مدار سیارات منظومه شمسی شبیه این می بود

بار بعد که موضوع تعریف علمی سیاره مطرح شد به طرح وجود کوتوله‌های قهوه‌ای باز می‌گردد. کوتوله‌های قهوه‌ای ستاره‌های نارسی هستند که نه آن‌قدر پرجرم‌اند که یک ستاره باشند، نه آن‌قدر کم جرم که یک سیاره تلقی شوند. موضوع دیگر سیارات فراخورشیدی بودند. ده‌ها جرم سیاره مانند کشف شده‌اند که به دور ستاره‌های دیگر می‌گردند. از نظر اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم یک سیاره‌ی فراخورشیدی جسمی است که:

اجرامی با جرمی کمتر از کمینه‌ی جرم لازم برای آغاز واکنش‌های گرما-هسته‌ای (13 برابر جرم مشتری برای جرمی با ترکیب شیمیایی مشابه) که دور یک ستاره یا بازمانده‌ی یک ستاره می‌گردد. اهمیتی ندارد که این جرم چگونه شکل گرفته است. کمینه‌ی جرم یا اندازه‌ی لازم برای یک سیاره‌ی فراخورشیدی تا یک سیاره تلقی شود همان‌هایی است که برای منظومه‌ی شمسی تعریف می‌شود.

این تعریف مشکلی از ما نمی‌کاهد، باید کمینه‌ها را در منظومه‌ی شمسی خودمان تعریف کنیم. با کشف پلوتون، کوآوار، سدنا و دیگر اجرام کمربند کویی‌پر بار دیگر بحث تعریف ماهیت یک سیاره به زبان‌ها افتاد.اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم مجبور بود که پس از سال‌ها سکوت تعریف جامعی از یک سیاره ارائه دهد. تا همین هفته‌ی پیش (اواخر مرداد 85) تعریف رسمی‌ای از یک سیاره وجود نداشت.

پیش از این مایک براون از MIT یک سیاره را چنین تعریف کرده بود: «سیاره به هر جسمی در منظومه‌ی شمسی می‌گویند که جرمش از مجموع جرم‌های دیگر اجرامی که در مدار مشابه به مدار آن دور خورشید می‌گردند بیشتر است». طبق این تعریف پلوتون سیاره نبود. در پاییز 1385 گروه 19 نفره‌ی اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم (IAU) که به مطالعه درباره‌ی تعریف یک سیاره می‌پرداخت سه گزینه مقابل خود داشت:

• 
  
   سیاره هر جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و قطرش بیش از 2000 کیلومتر است
  
  
• 
  
   سیاره هر جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و شکلش به دلیل گرانشش ثابت است
  
  
• 
  
   سیاره هر جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و جرم اصلی در منطقه‌اش محسوب می‌شود.

سرانجام مسئله‌ی تعریف سیاره به همایش تابستان 1385 (2006) IAU در پراگ جمهوری چک رسید.

پیش‌نویسی که به جلسه‌ی IAU رسید بیان می‌کرد که یک سیاره جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و آن قدر جرم دارد که بر اثر نیروی گرانش خودش شکلی کروی داشته باشد. بر اساس این تعریف کمیته‌ی تعیین ماهیت سیارات پیشنهاد کرده‌بود که سرس، پلوتون و قمرش کارن و سدنا در فهرست سیارات منظومه‌ی شمسی قرار بگیرند. به این ترتیب تعداد سیارات به 12 عدد می‌رسید. (ببینید: منظومه شمسي با ۱۲ سياره) مشکل همین‌جا تمام می‌شد اگر منظومه‌ی شمسی هیچ جسم دیگری نداشت. ولی پیش‌بینی می‌شود که بیش از 200 جرم در کمربند کویی‌پر وجود دارد که همگی گرد اند. فکرش را بکنید چه کسی می‌توانست نام تمامی سیارات منظومه‌ی شمسی را از حفظ باشد.

در نهایت این نظر مورد موافقت همه‌ی اعضا قرار نگرفت و در جلسه‌ی IAU 474 نفر از اخترشناسان درباره‌ی ماهیت یک سیاره و آن‌چه که یک سیاره را از صخره یا اجرام ریز منظومه‌ی شمسی متمایز می‌کند رأی دادند و تصمیم گرفتند به جای این‌که ده‌ها جرم دیگر را به فهرست سیارات منظومه‌ی شمسی وارد کنند، فقط پلوتون بیچاره را از مقامش عزل کنند. نتیجه‌ی رأی گیری این شد که تمام اجرام منظومه‌ی شمسی به سه دسته تقسیم شدند:

• 
  
  سیارات: یک سیاره جسمی آسمانی است که 1. در مداری به دور خورشید بگردد 2. به قدر کافی جرم داشته باشد تا به تعادل هیدرواستاتیکی برسد (یعنی شکلی گرد داشته باشد) 3. منطقه‌ی اطراف مدارش را پاک کرده باشد.
  
  
• 
  
  سیارات کوتوله: یک سیاره‌ی کوتوله جسمی آسمانی است که 1. در مداری به دور خورشید بگردد 2. به قدر کافی جرم داشته باشد تا به تعادل هیدرواستاتیکی برسد (یعنی شکلی گرد داشته باشد) 3. منطقه‌ی اطراف مدارش را پاک نکرده باشد 4. یک قمر نباشد.
  
  
• 
  
  اجرام کوچک منظومه‌ی شمسی: هر جسم دیگری که در دسته‌بندی‌های گفته شده جای نگیرد یک جرم کوچک منظومه‌ی شمسی محسوب می‌گردد.

بنابراین هشت سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی: عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون هستند.
پلوتون یک سیاره‌ی کوتوله است. و از این پس به اجرام فرانپتونی (اجرامی که در مدارهایی اطراف یا دورتر از نپتون به دور خورشید می‌گردند، چه سیاره‌ی کوتوله باشند مثل سدنا یا چه جرم کوچک منظومه‌ی شمسی) اجرامی پلوتونی گفته می‌شود. ببینید: منظومه هشت سیاره ای ما

این تعریف جدید برای برخی اخترشناسان چندان خوش‌آیند نیست. مدیر پروژه‌ی افق‌های نوی ناسا در میان این افراد است. آنها عقیده دارند که معنی «پاک کردن منطقه‌ی اطراف مدار» که ویژگی سوم یک سیاره است چندان واضح نیست. فرضیه‌ی شکل‌گیری سیارات بیان می‌کند، نیروی گرانش یک سیاره یا یک پیش‌سیاره (سیاره‌ای در حالت شکل‌گیری) با گذشت منطقه‌ی اطراف مدارش را جاروب می‌کند. با صدها بار گردش سیاره به دور ستاره‌ی اصلی سیاره دیگر تمامی اجرام منطقه‌ی اطراف مدارش را یا جذب می‌کند یا به آنها آن‌قدر شتاب می‌دهد که از آن ناحیه می‌گریزند.

طبق تعریف سیاره وقتی منطقه‌ی اطراف مدارش را جاروب کرده است که هر جرم دیگری در آن منطقه یا قمر سیاره باشد یا تحت کنترل نیروی گرانش آن سیاره قرار داشته باشد. برای مثال سیارک‌های گروه تروجان همگی در مدار مشتری به گرد خورشید می‌گردند ولی همه‌ی آنها تحت کنترل جاذبه‌ی مشتری اند. اجرام پلوتونی (طبق تعریف جدید IAU همان اجرام فرانپتونی) تحت تأثیر گرانش نپتون هستند، بنابراین نپتون یک سیاره است و ماه زمین (که هم گرد است و هم دور خورشید می‌گردد) قمر یک سیاره دیگر (زمین) است، پس یک سیاره نیست.

درباره‌ی گردی یک سیاره هم تردیدهایی وجود دارد. تصمیم‌گیری درباره‌ی این‌که چه اجسامی گرد اند یا چه اجسامی بر اثر نیروی گرانش خودشان شکل گرد پیدا کرده‌اند کار ساده‌ای نیست. به نظر نمی‌رسد ویژگی‌های فیزیکی ساده‌ای مثل جرم، اندازه یا چگالی کمکی به دسته‌بندی اجرام گرد بکنند. چون برای مثال سیارک پالاس با چگالی 2.9 گرم بر سانتیمتر مکعب شکلی نامنظم دارد ولی قمر انسلادوس با چگالی 1.61 گرم بر سانتیمتر مکعب نه تنها گرد است، بلکه کروی است.