Астероиды

Рисунок 1. Астероиды бывают разных форм и размеров. Здесь показан большой астероид главного пояса Ида и его гораздо меньший спутник Дактиль. Это улучшенное цветное изображение было получено космическим кораблем «Галилео» 28 августа 1993 года.

Астероиды часто называют «малыми планетами», поскольку они слишком нерегулярны по размеру, слишком многочисленны и слишком малы, чтобы считаться настоящими планетами. Считается, что вокруг Солнца вращаются миллиарды этих скалистых объектов.

Поскольку их можно увидеть только как точки света в телескопы, британский астроном Уильям Гершель ввел термин "астероид" — от греческого слова, означающего "звездный" — описать этот новый класс небесных объектов. Ранее в этом столетии астрономы придумали для них менее поэтический термин — «небесные паразиты», поскольку они регулярно появлялись на фотографиях далеких галактик и туманностей, портя точные наблюдения.

Самый большой из астероидов, Церера, был открыт первым. Он был найден Джузеппи Пьяцци из Палермо, Сицилия, 1 января 1801 года. 1 Церера теперь известно, что его диаметр составляет около 940 км, что составляет лишь около четверти диаметра земной Луны. Однако в нем содержится более четверти общей массы всех астероидов. Еще шестнадцать имеют диаметр более 240 км. Самые маленькие похожи на обломки скал и валунов в несколько метров в поперечнике. Если бы все астероиды были сжаты в один объект, они все равно были бы меньше Луны.

Спутники астероидов

Рисунок 2. На этом обработанном компьютером изображении, полученном в инфракрасном свете телескопом Канада-Франция-Гавайи на Мауна-Кеа, Гавайи, показан небольшой спутник, вращающийся вокруг астероида 45 Евгения. Это первый спутник астероида, когда-либо замеченный с Земли.

Известно, что у некоторых астероидов есть спутники, которые движутся вокруг них по близким орбитам. Космический аппарат Галилео обнаружил одну из этих лун, когда пролетал мимо астероида. (243) Ида 28 августа 1993 года. Случайно на снимках Галилея был обнаружен крошечный объект, который теперь называется Дактиль, который вращается в пределах 100 км от своего гораздо более крупного соседа.

В 1999 году международная группа астрономов объявила об открытии спутника, вращающегося вокруг большого астероида главного пояса. 45 Евгения. Снимки, сделанные телескопом Канада-Франция-Гавайи на Мауна-Кеа, Гавайи, были первыми изображениями спутника астероида, сделанными с Земли. Наблюдения могли быть выполнены только благодаря новой технике, называемой адаптивной оптикой, которая уменьшает размытие, вызванное атмосферой Земли.

Предыдущие попытки сфотографировать такие спутники с помощью как наземных телескопов, так и космического телескопа Хаббла не увенчались успехом.

Удивительным результатом этого открытия является очень низкая плотность Евгения — всего на 20% плотнее воды. По оценкам исследователей, диаметр спутника составляет около 13 км по сравнению с диаметром Юджинии в 215 км. Спутник вращается по круговой орбите на расстоянии около 1 190 км от Евгении. Каждая орбита длится около пяти дней.

В ожидании присвоения постоянного имени спутнику было присвоено Международным астрономическим союзом предварительное обозначение S/1998(45)1, то есть первый спутник астероида (45), который был открыт в 1998 году.

Источник.

Метеориты, падающие на Землю, кажутся осколками астероидов, отколовшимися от более крупных тел во время столкновений. Изучая эти метеориты, ученые узнали, что астероидам около 4,6 миллиардов (тысяч миллионов) лет. На самом деле они остались от формирования Солнечной системы и несут много информации об условиях в пылевом облаке, которое окружало Солнце, когда рождались планеты.

Где находят астероиды?

Рисунок 3. Карта, показывающая распределение всех известных астероидов между орбитами Меркурия и Юпитера. Орбиты планет показаны голубым цветом. Астероиды обозначены зелеными кружками. Объекты, приближающиеся к Солнцу на расстояние 1,3 а.е. (1,3 земного расстояния), показаны красными кружками. Объекты, наблюдаемые на нескольких орбитах, обозначены заштрихованными кружками, объекты, наблюдаемые только на одной оппозиции, обозначены контурными кружками. Два «облака» объектов на 60° впереди и позади Юпитера вдоль его орбиты — это трояны Юпитера, здесь они окрашены в темно-синий цвет. Кометы показаны квадратами. (из Центра малых планет)

К настоящему времени обнаружено более 10 000 астероидов, которым присвоены постоянные номера, но считается, что еще миллиарды ждут своего открытия. Почти все они находятся в области в форме пончика между орбитами Марса и Юпитера. На внутреннем краю этого основного пояса астероидам требуется около трех лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца, в то время как астероидам, расположенным вблизи внешнего края главного пояса, требуется в два раза больше времени.

Считается, что главный пояс существует из-за сильного гравитационного влияния планеты-гиганта Юпитера. В то время, когда "протопланеты" сталкивались и росли, Юпитер препятствовал образованию планеты.

Хотя существуют миллиарды астероидов, область, которую они занимают, настолько обширна, что большинство из них разделены тысячами километров пустого пространства. Однако, поскольку они обычно следуют по эллиптическим орбитам, столкновения случаются довольно часто.

Семьи и разрывы

Рис. 4. В главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером находятся миллионы астероидов, а в других регионах Солнечной системы — еще много тысяч. Ида, показанная здесь с разных точек зрения, является довольно крупным членом главного пояса астероидов.

Астероиды в главном поясе распределены неравномерно. Гравитационное влияние планет, особенно гигантского Юпитера, заставляет их собираться в группы или «семьи». Одной из крупнейших из них является семья Флора, которая насчитывает около 400 известных членов.

Другие части главного пояса, известные как щели Кирквуда по имени их первооткрывателя, почти пусты из-за так называемых гравитационных резонансов. Это означает, что регулярное гравитационное взаимодействие с Юпитером позволяет планете очищать регион от астероидов. Один очень очевидный разрыв возникает на расстоянии 2,5 а.е. (в 2,5 раза больше расстояния Земли от Солнца), где астероид совершает три оборота на каждый один оборот Юпитера. Это известно как резонанс 3:1.

Значительное количество астероидов также существует за пределами главного пояса. Некоторые из них считаются выгоревшими кометами, которые потеряли большую часть своего водяного льда после многочисленных пролетов вблизи Солнца.

Другие попали в ловушку гравитации планет, так что они движутся по необычным орбитам. Например, орбиту Юпитера делят более 200 астероидов. Эти троянские астероиды разделены на две группы: одна следует за планетой на 60°, а другая на 60° впереди.

Хотя бы один маленький предмет, 3753 Круитн, как известно, путешествует по странной подковообразной орбите вокруг Земли.

Многие тысячи астероидов также населяют внутреннюю часть Солнечной системы.Основными группами являются аморы, которые путешествуют между Землей и Марсом; Аполлоны, пересекающие орбиту Земли; и Атены, которые остаются в основном внутри орбиты Земли.

Околоземные астероиды

При столкновении астероидов некоторые из них могут быть выброшены из Главного пояса во внутреннюю часть Солнечной системы. Других может беспокоить гравитация Юпитера. Эти объекты пересекают орбиты Марса и Земли, изредка поражая сами планеты.

Рисунок 5. Метеоритный кратер (также называемый кратером Бэрринджера) в Аризоне — наиболее хорошо сохранившийся и самый известный ударный кратер на Земле. Круглая депрессия имеет диаметр около 1200 м, глубину 183 м и окружена стеной обломков высотой 30-45 м. Считается, что он был выкопан богатым железом метеоритом около 50 000 лет назад.

Изучение этих блуждающих астероидов или фрагментов астероидов особенно важно для будущего человечества, поскольку многие такие объекты сталкивались с Землей в прошлом, изменяя геологическую историю и эволюцию жизни. На Земле обнаружено более 150 крупных ударных кратеров, но многие другие могут быть скрыты на дне океана. Многие ученые считают, что один объект диаметром 10 км вызвал вымирание динозавров, когда он столкнулся с Мексиканским заливом 65 миллионов лет назад.

Одно из самых последних столкновений произошло 30 июня 1908 года, когда небольшой астероид диаметром 100 м взорвался над отдаленным районом Тунгуски в Сибири, опустошив более полумиллиона акров леса.

Почти промахи происходят все время. Один близкий вызов произошел 23 марта 1989 г., когда астероид диаметром 400 м прошел на расстоянии 640 000 км от Земли. Удивленные ученые подсчитали, что Земля и астероид, который весил 50 миллионов тонн и двигался со скоростью 74 000 км/час, прошли одну и ту же точку в космосе с разницей всего в шесть часов.

До недавнего времени ученые считали, что популяция крупных сближающихся с Землей астероидов диаметром более одного километра составляет от 1000 до 2000 человек.Однако недавние исследования показывают, что в этой размерной категории насчитывается от 500 до 1000 особей.

В прошлом астрономы находили астероиды, ища полосы на фотопластинках ночного неба. Сегодня большинство астероидов, сближающихся с Землей, обнаруживаются с помощью роботизированных камер, таких как 1,2-метровый телескоп ВВС США на вершине горы Халеакала на острове Мауи, Гавайи. Данные, собранные системой слежения за астероидами, обрабатываются компьютером.

На что похожи астероиды?

Фотографии крупным планом, сделанные космическими аппаратами, и наземные радиолокационные исследования объектов, сближающихся с Землей, показывают, что почти все астероиды имеют неправильную форму и сильно изрыты ударными кратерами. Лишь немногие из самых крупных членов, диаметр которых превышает 300 км, имеют сферическую форму.

Рисунок 6. Как и Ида (показан здесь), все астероиды, которые мы видели с близкого расстояния, покрыты сильными кратерами. Это показывает, что они пережили очень жестокое прошлое. Большинство астероидов, вероятно, являются фрагментами гораздо более крупных тел, которые были разбиты на части в результате крупных столкновений в течение миллионов или миллиардов лет.

Астрономы считают, что все астероиды произошли от примерно 640 «протопланет», каждая из которых крупнее Церера. Они были достаточно большими, чтобы расплавиться внутри и позволить тяжелым металлам опуститься к их центрам. Однако на протяжении миллиардов лет эти протопланеты сталкивались и распадались во время многочисленных ударов. Было потеряно большое количество материала, но остатки образуют основной пояс, который мы видим сегодня.

Исследования света, отраженного от их поверхностей, позволяют предположить, что существует несколько типов астероидов. Более трех четвертей из них очень темные – чернее угля. Эти астероиды C-типа кажутся богатыми углеродом, но также могут содержать большое количество воды. Большой астероид 140 Сива, который является одной из целей миссии Rosetta, относится к этой категории.

Астероиды S-типа представляют собой смесь горных пород и металлов, таких как никель, железо и магний.Это означает, что когда-то они были достаточно горячими, чтобы расплавиться — вероятно, внутри более крупного родительского астероида или «протопланеты», которая с тех пор была разрушена. 4979 Отавара, небольшой астероид, который посетит Розетта, как полагают, принадлежит к этой группе.

Что касается других, P- и D-типы имеют красноватый цвет, возможно, из-за «примитивных» органических соединений, в то время как M-типы кажутся полностью сделанными из металла.

Груды камней или щебня?

Присутствие луны или космического корабля, такого как Галилео, позволяет ученым определять массу астероида из-за гравитационного воздействия основного астероида на орбиту его маленького соседа. Если известны и масса, и размер астероида, исследователи могут определить его плотность. Затем плотность дает представление о составе астероида — его составе и внутренней структуре.

Эти исследования привели к неожиданному открытию, что некоторые астероиды действительно легковесны — всего на 200% плотнее воды. До недавнего времени считалось, что большинство астероидов состоят в основном из горных пород, плотность которых примерно в три раза превышает плотность воды.

Похоже, что эти легковесные объекты представляют собой либо очень пористые груды камней, либо в основном состоят из водяного льда. Если астероиды представляют собой груды обломков, это говорит нам о том, что они претерпели многочисленные серьезные столкновения за миллиарды лет. Если объекты в значительной степени состоят из льда, покрытого темным налетом, то эти объекты могут быть остатками сгоревших комет.

Номера и названия астероидов

Рисунок 7. На этом снимке, сделанном космическим телескопом Хаббла, показан астероид (голубой след), движущийся на фоне звезд. Этот астероид имеет диаметр около 2 км и находился на расстоянии 87 миллионов миль от Земли и 156 миллионов миль от Солнца. Большинство астероидов видны только как следы света на фоне «неподвижных» звезд.

Присвоение имени астероиду является последним этапом долгого процесса, на завершение которого могут уйти десятилетия. Он начинается, когда астероид впервые наблюдается в течение двух ночей подряд одним наблюдателем.Затем эти результаты отправляются в Центр малых планет Международного астрономического союза (МАС), который присваивает им предварительное обозначение. Обычно это серийный номер, который идентифицирует группу наблюдения, т.е. 1992 КД.

Предварительное обозначение включает год его открытия, за которым следуют две буквы, обозначающие порядок его открытия в течение этого года. Объекты, обнаруженные в период с 1 по 15 января, обозначаются в порядке их обнаружения AA, AB, AC и так далее. Те, что были обнаружены в период с 16 по 31 января, обозначаются буквами BA, BB, BC и т. д. Последние открытия года, сделанные между 16 и 31 декабря, имеют обозначения в сериях YA, YB, YC. (Буква J не используется.) Таким образом, 1992 KD будет четвертым открытием астероида во второй половине мая 1992 года.

Спутникам астероидов даются разные обозначения, например. S/1998(45)1 — первый спутник астероида (45), открытый в 1998 году.

Как только предварительное обозначение дано, производится поиск предыдущих наблюдений за астероидом. Вполне возможно, что разные наблюдения одного и того же астероида могли привести к тому, что с течением времени ему было присвоено множество предварительных обозначений. Когда информации достаточно для расчета точной орбиты, астероиду присваивается постоянный номер.

В Центре малых планет в США в настоящее время имеются записи об орбитах около 57 000 астероидов и 1 050 комет. Только в 1999 г. было открыто 25 000 новых астероидов и 60 комет, но большинство из них не наблюдалось достаточно часто, чтобы их орбиты можно было рассчитать с какой-либо точностью. Только около 10 000 наиболее хорошо наблюдаемых объектов, орбиты которых достаточно хорошо известны, получили постоянные номера.

Астероиду с постоянным номером в конечном итоге будет дано имя. Первооткрыватель, астроном, который первым предоставит достаточно наблюдений для точного расчета орбиты, имеет привилегию выбрать имя.При этом условии первооткрыватель не обязательно является первым наблюдателем астероида. Предложение подается в Комитет по названиям малых тел Международного астрономического союза, который затем делает его официальным, если предложение считается приемлемым.