Vanaf september 2017 zijn er 503.850 genummerde kleine planeten met berekende banen en nog eens 245.833 ongenummerde.
In 1596 merkte Johannes Kepler op dat de gemiddelde straal van de planetaire banen van Mercurius tot Saturnus, berekend door Copernicus, 0,38: 0,72: 1,00: 1,52: 5,2: 9,2 bedraagt. De kloof tussen Mars en Jupiter leek Kepler te groot en hij suggereerde dat er daar nog een planeet was. Deze hypothese werd bevestigd op oudejaarsavond in 1801, toen de directeur van het Observatorium van Palermo, Giuseppe Piazzi, een zwakke ster zag in het sterrenbeeld Stier, die verschoof ten opzichte van naburige hemellichten. Hij zag haar voor een komeet aan, maar twijfelde er al snel aan. De Duitse astronoom Johann Bode, met wie Piazzi zijn observaties deelde, beschouwde dit lichaam als een nieuwe planeet, wat hij aankondigde in een maandelijks tijdschrift dat werd gepubliceerd door de directeur van het Gotha-observatorium, baron Franz von Zach. Bode en Zach waren er al van overtuigd dat de ruimte tussen Mars en Jupiter een onbekende planeet verbergt;bovendien overtuigde Zach in september 1800 verschillende Duitse astronomen om deel te nemen aan een collectieve zoektocht ernaar. Later sloten andere wetenschappers, waaronder Piazzi, zich bij deze groep aan (die zichzelf de "hemelse politie" noemden).
Naast de acht planeten omvat de zonnesuite een grote verscheidenheid aan lichamen van kleinere massa en grootte. Sommigen van hen zijn samengesteld uit stof en bevroren gas (dit zijn kometen), de rest is samengesteld uit vaste materie (kleine planeten of planetoïden). Sommigen van hen gaan, op zeer zeldzame uitzonderingen na, niet verder dan de baan van Jupiter vanaf de zon, terwijl andere juist langs de periferie van het zonnestelsel lopen. Traditioneel worden de kleine planeten van de eerste groep asteroïden genoemd.
Piazzi had geen tijd om genoeg gegevens te verzamelen om de baan van de vermeende planeet te berekenen, die tegen de herfst van 1801 de Europese lucht had verlaten. Desalniettemin zette de notitie van Bode de grote wiskundige Karl Friedrich Gauss ertoe aan te gaan werken aan een rekenmethode waarvoor minder observatiegegevens nodig waren dan bij conventionele berekeningen. Hij stuurde zijn resultaten naar Von Zach, die met hun hulp de voortvluchtige op 1 januari 1802, precies een jaar na Piazzi, herontdekte. Op dezelfde avond werd ze geobserveerd door een ander lid van de "hemelse politie" Heinrich Olbers. Op verzoek van Piazzi werd het nieuwe hemellichaam vernoemd naar de Romeinse vruchtbaarheidsgodin Ceres, die werd beschouwd als de patrones van Sicilië.
Olbers bleef Ceres observeren en op 28 maart 1802 merkte een ander bewegend punt in de omgeving op. Ze kreeg de naam Pallas, de Griekse godin van de wijsheid. Toen Gauss de elementen van zijn baan berekende, werd het duidelijk dat Olbers fantastisch geluk had. Pallas draait in bijna dezelfde tijd om de zon als Ceres (4,6 aardse jaren), maar zijn baan helt 34 graden ten opzichte van het eclipticale vlak. Als ze niet tijdens Olbers 'observaties in de buurt van Ceres was geweest, had ze pas na tientallen jaren ontdekt kunnen zijn. Binnen vijf jaar werden nog twee van dergelijke hemellichamen ontdekt. Maar daarna brak de "luchtpolitie" uit. Olbers hield het langer vol dan anderen, maar in 1816 verliet hij de asteroïdenjacht. Het werd pas in het midden van de 19e eeuw hervat, toen de ontdekkers niet meer in leven waren.
Like the Stars
Promotie video:
In een brief aan William Herschel suggereerde hij dat Ceres en Pallas fragmenten zijn van een planeet die stierf door een explosie of door een botsing met een komeet. Hieruit volgde dat er andere zonnesatellieten tussen Mars en Jupiter zouden zijn. Herschel stelde voor om ze asteroïden te noemen, wat vertaald uit het oud-Grieks "als sterren" betekent (hij bedoelde dat deze lichamen veel minder helder zijn dan planeten en dat het daarom moeilijk is om ze van de meeste sterren te onderscheiden). Dit neologisme ging de taal van de astronomie binnen.
Olbers 'hypothese voorspelde het bestaan van nieuwe asteroïden, dus vervolgde de Luchtpolitie haar zoektocht. Deelnemers aan dit collectieve onderzoeksproject (overigens de eerste in de geschiedenis van de astronomie) ontdekten nog twee asteroïden, die ook de namen van Romeinse godinnen kregen. Op 1 september 1804 ontdekte Karl Harding Juno en op 29 maart 1807 veroverde Olbers Vesta. Het recht om de naam van de vierde asteroïde te kiezen werd gegeven aan Gauss, die zijn baan in slechts een paar uur berekende (het is niet gemakkelijk om binnen zo'n tijdsbestek te blijven, zelfs niet met behulp van een moderne rekenmachine!).
Jachtseizoen
In 1830 deed de wiskundige en astronoom Friedrich Wilhelm Bessel een beroep op Duitse observatoria om de lucht in kaart te brengen om op zoek te gaan naar asteroïden. Er werd iets in deze richting gedaan, maar de eerste vondst ging niet naar een professional, maar naar een amateur, postmeester Karl Henke. Op 8 december 1845 ontdekte hij, na 15 jaar vruchteloze waarnemingen, de vijfde asteroïde, Astrea. In 1847 zag dezelfde Henke asteroïde nr. 6 - Hebu, en al snel ontdekte de jonge Engelse astronoom John Russell Hind de asteroïden Iris en Flora. Daarna kwam de zoektocht naar kleine planeten snel in een stroomversnelling. De eerste Amerikaanse jager op deze lichamen, Christian Peters, ontdekte 48 asteroïden van 1861 tot 1889, en de Duitse astronoom Karl Luther - 24. Tegen 1890 werden ongeveer driehonderd bewoners van de ruimte tussen Mars en Jupiter opgenomen in astronomische catalogi.
En toen brak een nieuw tijdperk aan. Maximilian Wolf, privaatdocent aan de Universiteit van Heidelberg, was de eerste ter wereld die fotografie gebruikte om naar kleine planeten te zoeken. In december 1891 ontdekte hij zijn eerste asteroïde, en het jaar daarop - al 13 jaar. In 1902 leidde Wolff het nieuwe universitaire observatorium en veranderde het in het wereldcentrum voor "kleine planetologie". Zijn jongere collega Karl Reinmuth ontdekte 389 asteroïden van 1912 tot 1957 en niemand kon dit record verslaan.
In de periode tussen de twee wereldoorlogen was de zoektocht naar asteroïden buitengewoon intens, en alleen al in de jaren dertig bracht bijna vierhonderd ontdekkingen. Toen vertraagde hij - voor een lange tijd, ongeveer dertig jaar. De heropleving ervan werd mogelijk gemaakt door telescopen uit te rusten met halfgeleiderfotometers en andere elektronische apparaten en door de opkomst van krachtige computers die snel asteroïdebanen konden berekenen. Onlangs zijn op de grond gebaseerde robottelescopen, orbitale observatoria en verre ruimtesondes gebruikt om kleine planeten te bestuderen.
Asteroïde klassen
Informatie over de structuur van asteroïden is gebaseerd op de resultaten van spectrale analyse van het gereflecteerde zonlicht, gecorrigeerd door geochemische gegevens over de samenstelling van meteorieten (aangezien asteroïden hun belangrijkste bron zijn). Volgens dit criterium zijn ze onderverdeeld in drie hoofdklassen: C (lichamen met een hoog koolstofgehalte), S (silicaten met een bijmenging van metalen) en M (voornamelijk ijzer-nikkel-asteroïden). Klasse C is goed voor driekwart van de asteroïden in de hoofdgordel, klasse S - 17%. Er zijn echter meer gedetailleerde classificaties met een veel groter aantal groepen.
Alle asteroïden draaien zonder uitzondering, en hun assen zijn vrij willekeurig in de ruimte georiënteerd. Gewoonlijk duurt een asteroïde-dag 6 tot 13 uur, maar er zijn uitzonderingen. De kleine (ongeveer 30 meter doorsnee) asteroïde 1998 KY26 maakt bijvoorbeeld een volledige revolutie in 10 minuten en 42 seconden. Hoogstwaarschijnlijk kreeg hij zo'n hoge hoeksnelheid als gevolg van meerdere botsingen met naaste familieleden.
Hoofdband
De banen van bijna alle asteroïden liggen binnen de ring, waarvan de binnenstraal gelijk is aan twee astronomische eenheden, en de buitenstraal is drieënhalf (strikt genomen is dit geen ring, maar een ring, aangezien de paden van veel asteroïden voorbij het ecliptisch vlak gaan). Deze zone wordt de belangrijkste asteroïdengordel genoemd. Het bevat ongeveer tweehonderd kleine planeten met een gemiddelde diameter van meer dan 100 km. Volgens ruwe schattingen zijn er 1-2 miljoen asteroïden met een afmeting van minstens een kilometer en de totale massa van de bewoners van de hoofdgordel is ongeveer 25 keer minder dan de massa van de maan!
De ruimtelijke verdeling van asteroïdenbanen in de hoofdgordel is verre van uniform. Ten eerste zijn er in de jaren 1860 scheuren geopend door professor Daniel Kirkwood van de Universiteit van Indiana. Gebaseerd op een studie van de banen van 97 asteroïden, ontdekte Kirkwood dat deze lichamen banen vermijden met perioden die evenredig zijn met de periode van Jupiter (als deze perioden bijvoorbeeld gerelateerd zijn aan 1: 3). Kirkwood begreep ook de reden: dergelijke lichamen naderen Jupiter periodiek op hetzelfde deel van hun traject en als gevolg daarvan dwalen ze onder invloed van de zwaartekracht af van hun vorige traject (dit effect, opgemerkt door Laplace aan het begin van de 19e eeuw naar het voorbeeld van de satellieten van Jupiter, wordt orbitale resonantie genoemd). In de hoofdriem bevinden zich Kirkwood-slots (in de Russische literatuur worden ze ook luiken genoemd) en met andere resonanties - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. Ten tweede,niet minder dan een derde van de asteroïden daar zijn gegroepeerd in families met dichte baanelementen (zoals de lengte van de semi-hoofdas, excentriciteit en helling van de baan naar het vlak van de ecliptica). De eerste van deze families, bijna honderd jaar geleden, werd geïsoleerd door een professor aan de Universiteit van Tokio, Kiyotsugu Hirayama. Hirayama geloofde dat elke familie bestaat uit fragmenten van een grotere asteroïde die uiteenviel als gevolg van een botsing met een kleiner lichaam, en deze interpretatie wordt nog steeds als de meest plausibele beschouwd.uiteengevallen als gevolg van een botsing met een kleiner lichaam, en deze interpretatie wordt nog steeds als de meest plausibele beschouwd.uiteengevallen als gevolg van een botsing met een kleiner lichaam, en deze interpretatie wordt nog steeds als de meest plausibele beschouwd.
Asteroïden van de hoofdgordel zullen waarschijnlijk zelfs nu botsen (het was echter nog niet mogelijk om het live te zien), in het verleden waren botsingen de meest voorkomende gebeurtenis. Veel (zo niet alle) asteroïden zijn fragmenten van hun voorgangers. Dit verklaart waarom er niet veel asteroïden in de gordel zijn die hun eigen satellieten hebben. Zoals Clark Chapman, een senior onderzoeker aan het Southwest Research Institute in Colorado, tegen PM zei, is hun aandeel niet groter dan 15% (tegenover 75% voor planeten). Hoogstwaarschijnlijk verliezen asteroïden hun manen niet alleen tijdens directe botsingen, maar ook als gevolg van zwaartekrachtstoringen veroorzaakt door het verschijnen van buren. De chaotische verdeling van de rotatieassen van asteroïden is ook het resultaat van botsingen. Alleen Ceres, Pallas en Vesta hebben een directe rotatie die is geërfd van de primaire preplanetaire zwerm,waaruit zowel asteroïden als planeten zijn gevormd. Ze behielden een dergelijke rotatie vanwege de indrukwekkende massa, waardoor ze een groot impulsmoment kregen.
Trojaanse asteroïden
Bijna alle asteroïden die in de 19e eeuw zijn ontdekt, bewegen zich binnen de hoofdgordel. De enige uitzonderingen zijn Ephra en Eros, die de baan van Mars kruisen. Er waren op dat moment geen andere voorbeelden van ontsnapping uit gevangenschap binnen de band.
De twintigste eeuw bracht ook hier veranderingen. Op 23 februari 1906 fotografeerde Wolff een zeer zwakke asteroïde die in een bijna cirkelvormige baan bewoog met dezelfde straal als die van Jupiter, 55,5 graden voor de planeet. Hij heette Achilles en ontving het nummer 588. Al snel realiseerde de Zweedse astronoom Carl Charlier zich dat Achilles in zijn beweging gebonden is aan een van de twee stabiele libratiepunten die in 1772 werden voorspeld door Joseph Louis Lagrange. Achilles keert periodiek terug naar de buurt van het libratiepunt L4, dat 60 graden voor Jupiter uit beweegt. Na een tijdje werd daar de asteroïde Patroclus ontdekt en werd Hector gevonden nabij het L5-punt dat zich 60 graden achter de planeet bewoog. Kort daarna ontstond een traditie om deze asteroïden te noemen ter ere van de helden van de Trojaanse oorlog - nabij het L4-libratiepunt met de namen van de Achaeërs (Achilles, Nestor, Agamemnon, Odysseus, Ajax,Diomedes, Antilochus, Menelaus), en vlakbij het libratiepunt L5 - de namen van de verdedigers van Troje (Priamus, Aeneas, Antif). Deze traditie kwam echter niet onmiddellijk naar voren, zodat Hector en Patroclus uiteindelijk in de "vijandelijke kampen" bleven.
Tot op heden zijn er ongeveer 5.000 Trojaanse paarden ontdekt nabij Jupiter. De hoekafstand tussen hen en Jupiter varieert sterk - van 45 tot 100 graden. Nog vier Trojaanse paarden leven in de buurt van Mars en acht in de omloopbaan van Neptunus. In juli 2011 noemden Canadese astronomen de eerste kandidaat voor de titel van Trojaanse partner van onze planeet. Deze 300 meter lange asteroïde 2010 TK7 werd gevangen genomen door de WISE-infraroodtelescoop, die van januari tot oktober 2010 in een lage baan om de aarde werkte.
Near-Earth-asteroïden
Een nieuwe ontdekkingsfase begon in het voorjaar van 1932. Op 12 maart ontdekte de Belgische astronoom Eugene Delport de asteroïde Amur, die de zon nadert op 1,08 AE ter hoogte van het perihelium. en raakt daarom bijna de buitenkant van de baan van de aarde. En slechts zes weken later stuitte Karl Reinmuth op de asteroïde Apollo, wiens baan zowel de aarde als Venus kruist en in het perihelium slechts 0,65 AU van de zon verwijderd is.
Cupido en Apollo werden de voorouders van twee families van kleine planeten die de binnenste regionen van het zonnestelsel bezoeken. Ze hebben een algemene naam: Near-Earth Asteroids (NEA's). Het perihelium van de asteroïden van het Amor-type varieert van 1,3 AU. tot de maximale straal van de baan van de aarde gelijk aan 1,017 AU. Asteroïden van het Apollo-type omvatten lichamen met een perihelium van minder dan 1,017 AU. en een semi-hoofdas groter dan 1 AU. Er is ook een familie van bijna-aardse asteroïden, waarvan de semi-hoofdas minder is dan één astronomische eenheid. Ongeveer 50% van dergelijke asteroïden, waarvan de eerste werd ontdekt in 1976 en genoemd naar de Egyptische god Aton, beweegt nog steeds verder van de zon dan de aarde, omdat ze langs ellipsen bewegen met een grote excentriciteit. Onder de atonen wordt een onderfamilie van asteroïden onderscheiden,waarvan het apogeum kleiner is dan de minimale straal van de baan van de aarde, 0,983 AU. Deze lichamen zijn natuurlijk altijd dichter bij de zon dan onze planeet.
De banen van bijna-aarde-asteroïden zijn zeer divers. Sommigen van hen keren periodiek terug naar de hoofdgordel en gaan soms zelfs veel verder, terwijl anderen steevast dichter bij de zon blijven. Zo is bijvoorbeeld de asteroïde 1685 Toro met een apogeum van 1,96 AU. en perihelium 0,77 AU. Het doorkruist de banen van de aarde en Mars, en het mist slechts 0,05 AU. e, om in de baan van Venus te komen. Het kost hem 8 aarde- en 13 Venus-jaren om vijf omwentelingen rond de zon te maken, dus Toro bevindt zich in orbitale resonantie met beide planeten. Er zijn zelfs asteroïden die de zon dichter bij Mercurius durven naderen. Dat is de asteroïde 1566 Icarus uit de Apollo-familie, in 1949 ontdekt door de Amerikaanse astronoom Walter Baade.
Onvoltooide planeten
Asteroïden zijn in zekere zin onafgemaakte planeten. Beiden zijn ooit gevormd uit botsende en samensmeltende planetesimalen, vaste lichamen variërend in grootte van een meter tot een kilometer, in een baan om de pasgeboren zon. Deze lichamen zijn op hun beurt ontstaan door de hechting van deeltjes van de primaire gas- en stofwolk, waaruit het zonnestelsel is gevormd. In de zone buiten de baan van Mars konden planetesimalen zich niet verenigen tot een grote planeet. Hoogstwaarschijnlijk was dit te wijten aan zwaartekrachtstoringen van Jupiter, hoewel andere mechanismen hadden kunnen werken. In het bijzonder is het mogelijk dat Jupiter meer dan eens grote lichamen naar de zon heeft uitgeworpen, wat ook de asteroïdengordel heeft gedestabiliseerd.
De eerste asteroïden, die rechtstreeks uit de planesimalen voortkwamen, bewogen zich in het vlak van de ecliptica langs bijna cirkelvormige banen en hadden een lage relatieve snelheid. Daarom splitsten ze zich niet in botsingen, maar bleven ze aan elkaar plakken en groeiden. De zwaartekracht van Jupiter dwong de asteroïden echter geleidelijk naar hellende banen met een grote excentriciteit, waardoor hun relatieve snelheid toenam tot 5 km / s (dit is wat het nu is). Toen ze met zo'n snelheid werden geraakt, werden de asteroïden verbrijzeld in fragmenten die geen kans hadden om een echte planeet te beginnen.
Deze processen hebben de asteroïdengordel radicaal veranderd. De oorspronkelijke massa is niet precies bekend, maar volgens modelberekeningen kan deze 2200 keer de huidige massa zijn en ongeveer gelijk aan de massa van de aarde. Dezelfde berekeningen laten zien dat er honderden lichamen waren, in massa en grootte die niet onderdoen voor Ceres. Deze lichamen kwamen om bij botsingen en hun fragmenten gingen in onstabiele banen en verlieten de gordel. Uiteindelijk werd het zo dunner dat botsingen zeldzaam werden, en de overlevende asteroïden bleven op redelijk stabiele banen. De huidige hoofdgordel is dus een bleke schaduw van zijn vroegere pracht.
Clark Chapman merkte op dat er volgens een aantal planetaire wetenschappers ooit een andere gordel zou kunnen bestaan tussen de aarde en Venus. Deze asteroïden waren echter veel moeilijker te overleven. Aangenomen kan worden dat ze bijna allemaal splitsten na botsingen en dat hun fragmenten weggegooid werden van de zon.
Nikkel-ijzerkoorts
Sciencefictionschrijvers hebben, om zo te zeggen, de nationale economische ontwikkeling van asteroïden al lang voorspeld - denk bijvoorbeeld aan Azimovs verhaal 'De weg van de marsmannetjes'. Dit is begrijpelijk. De asteroïdengordel bevat gigantische reserves van het zuiverste waterijs en een grote verscheidenheid aan mineralen. Een kubieke kilometer van een typische M-klasse asteroïde bevat 7 miljard ton ijzer, een miljard ton nikkel en miljoenen tonnen kobalt. De totale kosten van deze metalen tegen de huidige prijzen zijn meer dan $ 5 biljoen. Het valt nog te hopen dat als de mensheid toegang krijgt tot deze bronnen, zij deze verstandig en met werkelijk voordeel zal gebruiken.
Alexey Levin
