矮行星（Dwarf planet）是指圍繞太陽運轉、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、但不能清除其軌道附近其他物體的天體。
隨著人類宇宙探索的腳步，越來越多的天體被發現，這其中一些天體，很難在當時的分類標準下被歸類。為了滿足現代天文學的需要，2006年8月，在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學聯合會（IAU）上為矮行星做了定義，重新定義了行星，并新增了矮行星這一天體分類。該決議將冥王星從原先的行星降格為矮行星，從此之后，太陽系行星數由9顆變為８顆。冥王星被降格后，在天文學界引起了很大爭議，很多人認為應該保留冥王星的行星地位。矮行星定義的產生是天文學中的一個“歷史性”時刻，同時也是天文學研究的里程碑。太陽系中的矮行星大都位于柯伊伯帶，很多天體太過遙遠，目前不能依靠儀器對其進行科學測量，無法獲得它們的確切體積以及具體形狀。
截至2023年，IAU所認定的矮行星有5顆，分別為冥王星、谷神星（Ceres）、鬩神星（Eris）、妊神星（Haumea）和鳥神星（Makemake）。冥王星編號為134340，位于柯伊伯帶的矮行星，平均直徑2377千米，質量為千克，2006年從行星降級為矮行星；神星編號為136199，直徑約為2326千米，繞日一周的運行時間為557個地球年，每25.9小時自轉一圈，根據軌道分類屬于海王星外的離散盤天體，其表面很可能有與冥王星類似的巖石層；谷神星編號為1，平均直徑945千米，位于火星和木星間的小行星主帶，是主帶中直徑最大的小天體；妊神星編號為136108，位于柯伊伯帶，其自轉周期較小，為3.915小時，是一顆具有延長型形狀的天體，星體表面因水冰結晶而具有高反照率；鳥神星編號為136472，于2005年發現，位于柯伊伯帶，平均直徑約為1430千米，由巖石和冰構成，表面覆蓋著甲烷、乙烷和固態氮。大多數矮行星都是以希臘和羅馬神話人物命名的，在2020年，編號為“小行星225088”的矮行星以中國神話人物“共工”命名，被正式錄入了國際天文學聯合會。
歷史
矮行星這個名詞，出現于2006年，在此之前，并沒有矮行星這種天體分類。新的行星定義是人類不斷探索宇宙和認識太陽系的結果，也是天文學進展和成就的一個標識。
進入21世紀后，越來越多難以被歸類和定義的天體被發現。2002年，發現了一個直徑超過600千米的外海王星天體，最后被劃歸為小行星一族，取名為Quaoar，中文名為創神星。2003年時，直徑超過1000千米的海外天體塞德娜被發現，經過爭議后，可能歸屬是柯伊伯帶天體（KBO）。當年，又發現直徑約2400千米的天體齊娜，關于如何歸屬，說法不一。截止到2006年，已經確認擁有行星和行星系的恒星超過了200個，現代天文學需要內涵更為明確，更具有普遍意義的行星定義。
2006年8月召開的國際天文學聯合會第26界大會上，通過了一項決議，對行星和矮行星分別作了定義。“行星”指的是圍繞太陽運轉、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、能夠清除其軌道附近其他物體的天體。一顆不是衛星的天體如果只滿足了前兩個準則，將被分類為“矮行星”。而冥王星因為其軌道與海王星相交，因此不符合這一定義。大會通過的決議：“（太陽系）行星包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。”決議稱，冥王星是一顆“矮行星”。所謂“矮行星”是指同樣具有足夠質量、呈圓球狀，但不能清除其軌道附近其他物體的天體。決議還確認了一類外海王星天體，并將冥王星作為該類天體的“典型”代表。
另外，此次會議還將冥王星從太陽系行星行列去除，太陽系行星數目也因此降為８顆。從此，冥王星被稱為“矮行星”。
定義
矮行星（Dwarf planet），又稱侏儒行星，國際天文學聯合會在2006年的B5號決議中，對矮行星的定義如下：矮行星是一個天體，它在繞恒星的軌道上，有足夠的質量使其自身重力克服剛體的作用力，使其呈靜水平衡（近似圓形）的形狀，沒有清除其軌道周圍的區域，且不是衛星。
按照這個定義，谷神星、冥王星、鬩神星、鳥神星、妊神星，都是國際天文學聯合會認定的矮行星。太陽系中可能還有上百顆矮行星，柯伊伯帶內外可能還有數百顆。
結構形成機制
矮行星的這種星體結構和它產生的地處太陽系外圍的低溫環境和自身的質量有關，一方面，太陽的溫度不足以將它們的由氣體元素組成的低熔點物質驅散，另一方面，它們自身原始質量較小，星體本身不能將氫氦等較輕的輕元素氣體束縛住。但星體收縮產生的熱量也不能將較重一些的氣體元素組成的化合物如水和碳氫化合物等完全驅散，而會保留下一部分，同時它的足夠的引力又使它足可以形成分層的物質結構，使較輕的物質浮于較重的由重元素組成的巖石質物質的表面，并隨著星體以后的冷卻，在表面上凝固下來，因此，會形成具有這種物質結構的星體。
矮行星家族
太陽系中有數百顆矮行星，其中包括伐樓拿（Varuna）、創神星（Quaoar）、鳥神星（Makemake）、妊神星（Haumea）等。這些矮行星大都位于柯伊伯帶，也有部分矮行星的橢圓形公轉軌道已經超出了已知太陽系的范圍，例如鬩神星。由于這些天體太過遙遠，不能依靠儀器對其進行科學測量，無法證實它們的確切體積以及具體形狀。
2008年，鳥神星（Makemake）被承認為第四個矮行星，之后第五個矮行星被稱為妊神星（Haumea）。在2008年，國際天文學聯合會發明了一個新的術語——“類冥矮行星”，用來表示軌道平均距離大于海王星的矮行星。之后，谷神星就變成了當時唯一不屬于類冥矮行星的矮行星，可能還是有許多未被發現或未被詳細記錄的大型外海王星天體，它們將加入冥王星、鬩神星、鳥神星和妊神星的行列，成為類冥矮行星和矮行星。鬩神星（Eris）是根據古希臘紛爭女神命名的，鳥神星（Makemake）和妊神星（Haumea）是根據太平洋島嶼上掌管生育的神祇命名的。
冥王星
冥王星（Pluto）是美國天文學家克萊德·湯博于1930年發現，由于受到當時觀測儀器的限制，科學家們估錯了它的質量和體積，認為它比地球大，于是將它定歸為行星。實際上，冥王星的直徑為2 370千米，是地球直徑（12756千米）的18.6%；它的質量為千克，是地球質量（千克）的1/400。
2006年之前，太陽系一直號稱有第九大行星，2006年時，冥王星被剔除行星行列，降級為矮行星。之后，太陽系由九大行星變成了八大行星。2015年7月14日，美國航空航天局的新地平線號探測器飛越冥王星，測得冥王星直徑約2370千米。該探測器歷經9年跨越了48億千米，到達冥王星，向地球傳回了清晰的圖像資料。新地平線號搭載了一套名為“拉爾夫”（RaIph）的勘測設備，將星球表面的細節傳回了地球，包括小至2.3千米的地貌特征。
冥王星在太陽系的官方地位從“行星”降級為“矮行星”時，很多人仍然認為應該保留冥王星的“行星”地位。例如，美國北亞利桑那大學物理學和天文學教授史蒂夫·泰格勒說：“冥王星是人類探測器目前能抵達的極限，這就是它的有趣之處。人類對宇宙的知識絕大多數來源于對光源信號的分析，好在我們可以將太空飛船發射到太陽系內的星體，而冥王星又是一個真正的挑戰。”美國天體物理學家艾米麗·萊斯在2015年表示，對“新視野”號拜訪冥王星感到開心，她說：“我喜歡冥王星是因為大家都喜歡冥王星。”
鬩神星
鬩神星（Eris），為2005年一個天文學家團隊在太陽系的邊緣發現，這顆天體距太陽的距離是冥王星距太陽距離的3倍，而且這顆行星有一顆衛星，稱為閻衛一。鬩神星編號為136199，平均直徑約為2326千米，與冥王星差不多，根據軌道分類屬于海王星外的離散盤天體，繞日一周的運行時間為557個地球年，每25.9小時自轉一圈。其與太陽的距離比冥王星遠三倍。鬩神星的外表呈灰色，主要成分是冰和甲烷，它的表面有甲烷[wán]冰。此外，閻神星的軌道傾角為44°，偏心率為0.4。鬩神星軌道平面遠離太陽系行星平面，并且遠遠超出柯伊伯帶。當鬩神星繞太陽公轉時，使其白晝長度與地球相似。
鬩神星表面很可能有與冥王星類似的巖石表面。科學家認為表面溫度范圍約為 -359 華氏度（-217 攝氏度）至 -405 華氏度（-243 攝氏度）。鬩神星由于距離太陽太遠，以至于它的大氣層崩潰并凍結，以雪的形式落到地表。當它在遙遠的軌道上最接近太陽時，大氣層就會融化。
谷神星
谷神星(Ceres)是太陽系中已知最小的、也是唯一一顆位于小行星帶的矮行星，它繞行太陽一周的時間是4.6個地球年。谷神星由西西里島的天文學家朱塞普·皮亞齊（Giuseppe Piazzi）于1801年發現（小行星編號1號），谷神星質量足夠大，在引力的作用下被塑造成了一顆圓形星體，平均直徑945千米。谷神星位于火星和木星間的小行星主帶，是主帶中直徑最大的小天體。谷神星最初被視為行星，后來降級為小行星，2006年時升級為矮行星。谷神星的地質活動很頻繁，其內部的劇烈變化已經持續了數百萬年。谷神星有很多獨特的特征，例如：冰火山噴射出的水蒸氣羽流；它表面的亮斑可能蘊藏著諸如水冰或鹽之類的高反射率物質；地殼由60%的巖石和40%的冰構成；地表有富含氨的黏土等。科學家推斷，谷神星很可能形成于海王星附近，隨著時間的推移，逐漸向太陽系內部遷移。
鳥神星
鳥神星（Makemake）位于柯伊伯帶，于2005年由美國科學家發現，是太陽系中已知的第三大矮行星。它的質量約為冥王星的2/3，直徑約為冥王星的3/4。鳥神星是一顆由巖石和冰構成的小天體，表面覆蓋著甲烷與乙烷，還有少量的固態氮，被認為是沒有大氣和生命的冰凍天體。2016年4月26日，美國科學家發現了鳥神星的小衛星，命名為“MK 2”。
妊神星
妊神星（Haumea）位于柯伊伯帶，于2004年由美國科學家發現，是太陽系第四大矮行星，質量是冥王星質量的1/3。科學家通過光變曲線計算的結果表明，妊神星呈橢球形，其長半軸是短半軸的兩倍，像一根被壓扁的雪茄。科學家通過進一步的分析認為，它的形狀伸長，自轉速度快，具有高密度，表面因水冰結晶而具有高反照率。妊神星有兩顆衛星：妊衛一和妊衛二。妊神星有行星環，寬約70千米，距離妊神星表面約1000千米。
卡戎星
卡戎星原本是冥王星的一顆衛星。2006年，國際天文學聯合會將其劃入了矮行星之列。1978年，由華盛頓哥倫比亞特區美國海軍天文臺的天文學家詹姆士?克里斯蒂發現了冥衛一，它的直徑超過1000千米，質量約為190億噸。卡戎星的的軌道呈圓形，運行周期與冥王星自轉周期相等。有專家推測，遠古時冥王星與一顆龐大天體發生了碰撞，導致一大塊碎片從中分離出來，最后形成了“卡戎”。
矮行星2014 UZ224
2016年，美國科學家在太陽系內冥王星以外的地區，發現了一顆新的矮行星2014 UZ224，發現這顆矮行星的是“暗能量相機（DECam）”，其本來的主要任務是觀測星系和超新星的運動。這顆矮行星直徑約530公里，離太陽約137億公里，它上面的一年約為1100個地球年。美國小行星中心證實了它的存在。密歇根大學天文學教授戴維·格德斯對美國國家公共廣播電臺表示，根據國際天文學聯合會公布的標準，直徑約530公里的2014 UZ224應屬矮行星，但可能會被認為太小，而不能被稱作矮行星，這最終還需聯合會予以蓋棺定論。
美國國家公共電臺報道說，科學家們歷時兩年才證實探測到了2014 UZ224，其確切的軌道路徑還是個未知數。德克薩斯大學阿靈頓分校天體物理學家曼弗雷德·昆特茲接受美國《基督教科學箴言報》采訪時說：“最新發現將有助于我們理解位于海王星之外的天體，進一步厘清太陽系的起源、形成以及演化進程。”
共工
大多數矮行星都以希臘和羅馬神話人物命名，天文學家于2007年發現編號為“小行星225088”的矮行星獲得了一個中國名——共工。“共工”矮行星位于太陽系邊緣、海王星軌道之外。它是太陽系柯伊伯帶中發現的表面最紅的天體之一，軌道為橢圓形，距離太陽最近時33AU，最遠點為101AU。
《中國國家天文》科普稱，太陽系第五大矮行星命名通過互聯網公眾投票方式產生，中國水神共工、歐洲冬季女神霍爾（Holle）、北歐神靈威利（Vili）三個候選神名參與角逐，最終，紅色頭發、人頭蛇身的中國水神共工勝出，并正式提交處理宇宙官方名錄的國際天文學聯合會。2020年2月下旬，國際天文學聯合會小行星中心正式接受“共工”這一名稱并更新了目錄，而圍繞共工星運行的小行星以“相柳”命名。
觀測與探測
傳統天文觀測
從1959年開始，美國航空航天局已經發送了數十架太空探測器，以便獲取近日行星以及遠日行星的信息。為了對近日行星和遠日行星之間的小行星帶展開深入研究，美國宇航局發送了黎明號探測器。黎明號已經開始對矮行星谷神星進行深度探測。尤里西斯號和新地平線號探測器飛過遠日行星，圍繞太陽展開了超長軌道觀測運行。
這些無人探測任務都是長期任務。1977年發送的旅行者1號探測器和旅行者2號探測器，是美國宇航局周期最長的兩個任務。在結束對遠日行星的探索之后，它們會繼續遠行，飛向太陽系外的宇宙空間。旅行者2號雖然沒有特定的任務目標，但是它一直在努力工作，還會持續不斷地向地球發回信息數據。如果它能不受干擾，繼續自己的旅程，再過296000年，旅行者2號會飛掠距離地球8.6光年的天狼星。
現代深空探測
2015年，美國航空航天局的新地平線號探測器向地球傳回了清晰的圖像資料，名為“拉爾夫”（RaIph）的勘測設備，也就是遠程勘測成像儀和可見光/紅外光成像儀，將冥王星球面圖上細節呈現在人們眼前。從這些圖片中，可以看到冥王星北極地區深谷的細節特征，峽谷中有很多大面積的凹陷，很可能是地表之下的冰融化所引發的地表塌陷。與冥王星的其他區域相比，圖中的黃色區域顯得很不尋常，它很有可能是年代久遠的甲烷礦床暴露在太陽輻射下的成像效果。此外，還可看到賴特山，這座山寬約161千米，高約4千米，可能是冥王星地表之下的冰噴發而形成。
2015年5月4日，黎明號探測器拍攝了谷神星的近景照片，拍攝時探測器距離谷神星13520千米。圖中最亮的光斑位于奧卡托環形山。黎明號探測器還于2016年10月拍攝了谷神星的邊緣照片，照片展示了谷神星的北半球與黑暗的太空，左上角是奧卡托環形山，奧卡托環形山寬約92千米，深約4千米，環形山內的白色區域主要由鹽構成。
學術研究
“卡戎”紅色極冠之謎
2006年，國際天文學聯合會將冥王星和它原本的第一大衛星——冥衛一“冥衛一”劃入了矮行星之列，冥王星和“卡戎”成為了太陽系內的一對共舞的雙行星。此前，人們曾推測冥王星大氣層中的甲烷被封閉在了矮行星“卡戎”北極地區，并逐漸轉化為紅色物質，但這一理論長期以來并無模型支持。
2016年，“新視野”號探測器收集到的數據讓天文學家有條件重新審視這一情形。“新視野”號由美國航空航天局于2006年發射升空，主要任務是探測冥王星、“卡戎”以及位于柯伊柏帶的小行星群，它利用遠程勘測成像儀（LORRI）拍攝到了較為清晰的“卡戎”照片。
美國亞利桑那州洛厄爾天文臺的威爾·葛蘭迪及其同事，使用已知的冥王星和“冥衛一”繞太陽運行軌道，對“卡戎”表面環境建立模型，結果顯示，“卡戎”北極經歷了漫長的連續低溫時期，溫度低到足以圈閉從冥王星大氣層中逃逸的甲烷。行星“卡戎”寒冷的北極重見陽光，引起了甲烷轉化成紅色化學物質。
推測妊神星的形成過程
美國航空航天局的科學家們利用計算機模擬拼湊出了妊神星的起源過程。妊神星是在最外層行星海王星軌道之外的柯伊伯帶中發現的。它僅用四個小時就繞軸旋轉一圈。由于其快速旋轉，妊神星的形狀像橄欖球，而不是球體。它的表面主要由水冰組成。
科學家們進行了數十次模擬，以了解早期的微小變化將如何影響妊神星的演化。根據他們的模型，當行星最初形成并且所有物體都在圍繞太陽系運行時，妊神星與另一個物體相撞，這些碎片并不是我們現在看到的妊神星家族，妊神星族是后來出現的。當時這顆矮行星的結構正在形成：致密的巖石物質沉降到中心，而密度較輕的冰則上升到表面，冰以足夠快的速度從地表脫落，形成了妊神星家族。與此同時，妊神星的巖石具有輕微的放射性，產生的熱量融化了一些冰，在地表以下形成了海洋。水浸入豪美亞中心的巖石物質中，使其膨脹成一個由粘土制成的大核心，而粘土的密度比巖石小。較大的核心增加了轉動慣量，從而使妊神星的旋轉速度減慢至目前的速度。
類似星體
健神星（Hygiea）的小行星帶天體，或許是矮行星家族中的新成員。根據2019年10月28日在線出版的《自然·天文學》中的內容，健神星的直徑大約為 430 千米，很可能替代 950 千米直徑的谷神星成為太陽系中最小矮行星。
爭議
關于矮行星的定義、命名，以及將冥王星歸類為矮行星，一些天文學家、科學家和天文愛好者對此持有不同意見。
例如，美國科學家斯特恩（Alan Stern）認為：（1）被認為是行星的地球、火星、木星和海王星，與新的行星定義相悖，地球繞日軌道上有數以千計的近地小行星，而火星、木星和海王星的軌道上也有特洛伊群小行星；（2）“矮”是形容詞，“行星”是名詞，冥王星被降級為矮行星，意味著冥王星為一特殊類型的行星；（3）新的行星定義中有一項“掃清其臨近天體”，這不太適合。
科普書《冥王星是一顆星星嗎？》的作者溫特勞布（David Weintraub）認為，即使按照新的行星定義，冥王星依舊是一顆行星。
另外，關于冥衛一是雙星系統還是矮行星也存在爭議。在2006年之前，卡戎一直作為冥王星的衛星而存在。在2006年8月第26屆國際天文學聯合會大會新的方案中，卡戎星榮升為二級行星。不過在這之后，一些天文學家依舊將卡戎視作冥王星的衛星。
參考資料 >
國際天文學聯合會第B5號決議.國際天文學聯合會.2024-01-21
太陽系行星“裁員” 冥王星遭“降級”.國家航天局.2024-01-21
人們為啥“迷戀”冥王星.國家航天局.2024-01-21
Eris.NASA.2024-01-23
矮行星.中國大百科全書.2025-07-18
太陽系第五大矮行星以中國神話人物命名“共工”.中國新聞網.2024-01-23
矮行星“卡戎”紅色極冠之謎揭開.國家航天局.2024-01-21
太陽系內新矮行星“現身”.國家航天局.2024-01-21
NASAStudiesOriginsof‘Weird’SolarSystemObject:DwarfPlanetHaumea.NASA.2024-01-23
美國天文學家發現冥王星兩顆新衛星(圖).國家航天局.2024-02-02
太陽系行星的新標準是什么? 天文學家詳細解釋.國家航天局.2024-02-02