Первое открытие астероида. Астероид – Журнал "Все о Космосе"

Астрономы из проекта PAN-STARRS обнаружили второй в истории межзвездный объект, который сблизится с Солнцем на минимальное расстояние в сентябре 2019 года, пролетая между орбитами Юпитера и Сатурна. Об этом сообщил известный астроном Рон Баалке.
"Вполне возможно, что это небесное тело не является реальным межзвездным астероидом – он мог оказаться на подобной орбите в результате гравитационных взаимодействий с Юпитером. С другой стороны, эти взаимодействия, если они произошли, скорее всего, превратили его в межзвездный объект, который покинет пределы Солнечной системы в ближайшее время", - комментирует открытие Меган Шуомб (Megan Schwamb), планетолог из обсерватории Джемини на Гавайских островах (США).
В середине октября прошлого года автоматизированный телескоп Pan-STARRS1 обнаружил первое "межзвездное" небесное тело. Этот объект условно назвали "кометой" и дали временное имя C/2017 U1. За ним начали следить десятки наземных и орбитальных телескопов.
До того, как "комета" покинула околоземное пространство, ученые сделали множество снимков. Также удалось изучить ее физические свойства. Последние указали на то, что объект является в большей степени астероидом, чем кометой. Его переименовали в 1I/2017 U1, а позже дали имя Оумуамуа, что на языке коренных обитателей Гавайских островов означает "разведчик".
Новые объекты с "подозрительной" орбитой
Практически в то же время, как отмечает Баалке в своем микроблоге, участники проекта начали наблюдать за другим объектом с "подозрительной" орбитой. Ему дали временное имя A/2017 U7. Как и в случае с Оумуамуа, астероид попал в поле зрение астрономов благодаря необычной траектории движения – его орбита сильно наклонена по отношению к "блину" остальной Солнечной системы. Это сделало его хорошо заметным для автоматизированных телескопов.
Астероид должен сблизиться с Солнцем 10 сентября 2019 года. В этот день объект, по расчетам специалистов, пройдет между орбитами Юпитера и Сатурна, после чего покинет Солнечную систему. Однако не все ученые считают, что A/2017 U7 является межзвездным небесным телом. Часть астрономов предполагает, что это "житель" облака Оорта. Речь идет о свалке космических "стройматериалов" на дальних окраинах Солнечной системы. Возможно, объект выбросило оттуда в результате гравитационных взаимодействий с соседями и планетами-гигантами.
Более того, не исключено, что он не покинет Солнечную систему, а начнет свое обратное путешествие к Солнцу. Некоторые ученые считают, что это может произойти после того, как он удалится от звезды на 18-20 тысяч астрономических единиц. Это среднее расстояние между светилом и Землей, что как раз соответствует границе облака Оорта. В пользу этой версии также говорят необычная скорость и направление полета астероида.
В начале февраля астрономы открыли еще один похожий объект – астероид A/2018 C2. Он движется по аналогичной орбите, но при этом подойдет к Солнцу и Земле ближе, чем его "кузен" A/2017 U7. В июне 2018 года он сблизится с Марсом, за чем будут наблюдать ученые со всего мира.

Астероиды представляют собой небесные тела, которые были образованы за счет взаимного притяжения плотного газа и пыли, вращающихся по орбите вокруг нашего Солнца на раннем этапе его формирования. Некоторые из таких объектов, вроде астероида , достигли достаточной массы, чтобы сформировать расплавленное ядро. В момент достижения Юпитера своей массы, большая часть планетозималей (будущих протопланет) была расколота и выброшена с изначального пояса астероидов между Марсом и . В эту эпоху сформировалась часть астероидов за счет столкновения массивных тел в пределах воздействия гравитационного поля Юпитера.

Классификация по орбитам

Астероиды классифицируются по таким признакам как видимый отражения солнечного света и характеристики орбит.

Согласно характеристикам орбит астероиды объединяют в группы, среди которых могут выделять семейства. Группой астероидов считается некоторое число таких тел, характеристики орбит которых схожи, то бишь: полуось, эксцентриситет и орбитальный наклон. Семейством астероидов следует считать группу астероидов, которые не просто движутся по близким орбитам, но вероятно являются фрагментами одного большого тела, и образованы в результате его раскола.

Наиболее крупные из известных семей могут насчитывать несколько сотен астероидов, наиболее компактные же – в пределах десяти. Примерно 34% тел астероидов являются членами семей астероидов.

В результате образования большинства групп астероидов Солнечной системы, их родительское тело было уничтожено, однако встречаются и такие группы, родительское тело которых уцелело (например ).

Классификация по спектру

Спектральная классификация основывается на спектре электромагнитного излучения, который является результатом отражения астероидом солнечного света. Регистрация и обработка данного спектра дает возможность изучить состав небесного тела и определить астероид в один из следующих классов:

• Группа углеродных астероидов или C-группа. Представители данной группы состоят по большей части из углерода, а также из элементов, которые входили в состав протопланетного диска нашей Солнечной системы на первых этапах ее формирования. Водород и гелий, а также другие летучие элементы практически отсутствуют в углеродных астероидах, однако возможно наличие различных полезных ископаемых. Другой отличительной чертой подобных тел является низкое альбедо – отражающая способность, что требует использования более мощных инструментов наблюдения, нежели при исследовании астероидов других групп. Более 75% астероидов Солнечной системы являются представителями C-группы. Наиболее известными телами данной группы есть Гигея, Паллада, и некогда — Церера.
• Группа кремниевых астероидов или S-группа. Астероиды такого типа состоят в основном из железа, магния и некоторых других каменистых минералов. По этой причине кремниевые астероиды также называются каменными. Такие тела имеет достаточно высокий показатель альбедо, что позволяет наблюдать за некоторыми из них (например Ирида) просто при помощи бинокля. Число кремниевых астероидов в Солнечной системе составляет 17% от общего количества, и они наиболее распространены на расстоянии до 3-х астрономических единиц от Солнца. Крупнейшие представители S-группы: Юнона, Амфитрита и Геркулина.

Астероид A/2018 C2

Bernhard Haeusler

Астрономы объявили об открытии сразу двух астероидов с гиперболическими орбитами - теперь ученым известно три таких объекта, считая знаменитый . Два «новичка», скорее всего, обитатели Солнечной системы, хотя и улетают из нее навсегда. Данные об орбитах небесных тел, получивших обозначения A/2018 C2 и A/2017 U7 , опубликованы на сайте Центра малых планет Международного астрономического союза.

Все тела Солнечной системы, в том числе кометы и астероиды, движутся по замкнутым эллиптическим орбитам. Степень «вытянутости» эти эллипсов определяется значением эксцентриситета , у окружности этот параметр равен 0, у эллипса он варьируется от 0 до 1, но если эксцентриситет равен или больше 1, это означает, что орбита «разорвана», то есть представляет собой параболу (e=1) или гиперболу (e>1). Объекты с гиперболическими или параболическими орбитами могут посетить Солнечную систему только единожды, а потом улетают навсегда в межзвездное пространство. Например, эксцентриситет орбиты астероида Оумуамуа составляет 1,1995.

Сергей Кузнецов

Составное изображение (в масштабе) астероидов, снятых в высоком разрешении. На 2011 год это были, от большего к меньшему: (4) Веста, (21) Лютеция, (253) Матильда, (243) Ида и его спутник Дактиль, (433) Эрос, (951) Гаспра, (2867) Штейнс, (25143) Итокава

Астероид (распространённый до 2006 года синоним - малая планета ) - относительно небольшое небесное тело , движущееся по орбите вокруг . Астероиды значительно уступают по массе и размерам , имеют неправильную форму и не имеют , хотя при этом и у них могут быть .

Определения

Сравнительные размеры астероида (4) Веста, карликовой планеты Церера и Луны. Разрешение 20 км на пиксель

Термин астероид (от др.-греч. ἀστεροειδής - «подобный звезде», из ἀστήρ - «звезда» и εἶδος - «вид, наружность, качество») был придуман композитором Чарлзом Бёрни и введён Уильямом Гершелем на основании того, что эти объекты при наблюдении в выглядели как точки - в отличие от планет, которые при наблюдении в телескоп выглядят дисками. Точное определение термина «астероид» до сих пор не является установившимся. До 2006 года астероиды также называли малыми планетами.

Главный параметр, по которому проводится классификация, - размер тела. Астероидами считаются тела с диаметром более 30 м, тела меньшего размера называют .

В 2006 году Международный астрономический союз отнёс большинство астероидов к .

Астероиды в Солнечной системе

Главный пояс астероидов (белый цвет) и троянские астероиды Юпитера (зелёный цвет)

В настоящий момент в Солнечной системе обнаружены сотни тысяч астероидов. По состоянию на 11 января 2015 г. в базе данных насчитывалось 670 474 объекта, из которых для 422 636 точно определены орбиты и им присвоен официальный номер, более 19 000 из них имели официально утверждённые наименования. Предполагается, что в Солнечной системе может находиться от 1,1 до 1,9 миллиона объектов, имеющих размеры более 1 км. Большинство известных на данный момент астероидов сосредоточено в пределах , расположенного между орбитами и .

Самым крупным астероидом в Солнечной системе считалась , имеющая размеры приблизительно 975×909 км, однако с 24 августа 2006 года она получила статус . Два других крупнейших астероида (2) Паллада и имеют диаметр ~500 км. (4) Веста является единственным объектом пояса астероидов, который можно наблюдать невооружённым глазом. Астероиды, движущиеся по другим орбитам, также могут быть наблюдаемы в период прохождения вблизи (например, (99942) Апофис).

Общая масса всех астероидов главного пояса оценивается в 3,0-3,6·10 21 кг, что составляет всего около 4 % от массы . Масса Цереры - 9,5·10 20 кг, то есть около 32 % от общей, а вместе с тремя крупнейшими астероидами (4) Веста (9 %), (2) Паллада (7 %), (10) Гигея (3 %) - 51 %, то есть абсолютное большинство астероидов имеют ничтожную по астрономическим меркам массу.

Изучение астероидов

Изучение астероидов началось после открытия в 1781 году Уильямом Гершелем планеты . Его среднее гелиоцентрическое расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса - Боде.

В конце XVIII века Франц Ксавер организовал группу из 24 астрономов. С 1789 года эта группа занималась поисками планеты, которая, согласно правилу Тициуса-Боде, должна была находиться на расстоянии около 2,8 астрономических единиц от Солнца - между орбитами Марса и Юпитера. Задача состояла в описании координат всех звёзд в области зодиакальных созвездий на определённый момент. В последующие ночи координаты проверялись, и выделялись объекты, которые смещались на большее расстояние. Предполагаемое смещение искомой планеты должно было составлять около 30 угловых секунд в час, что должно было быть легко замечено.

По иронии судьбы первый астероид, Церера, был обнаружен итальянцем Пиацци, не участвовавшим в этом проекте, случайно, в 1801 году, в первую же ночь столетия. Три других - (2) Паллада, (3) Юнона и (4) Веста были обнаружены в последующие несколько лет - последний, Веста, в 1807 году. Ещё через 8 лет бесплодных поисков большинство астрономов решило, что там больше ничего нет, и прекратило исследования.

Однако Карл Людвиг Хенке проявил настойчивость, и в 1830 году возобновил поиск новых астероидов. Пятнадцать лет спустя он обнаружил Астрею, первый новый астероид за 38 лет. Он также обнаружил Гебу менее чем через два года. После этого другие астрономы подключились к поискам, и далее обнаруживалось не менее одного нового астероида в год (за исключением 1945 года).

В 1891 году Макс Вольф впервые использовал для поиска астероидов метод астрофотографии, при котором на фотографиях с длинным периодом экспонирования астероиды оставляли короткие светлые линии. Этот метод значительно ускорил обнаружение новых астероидов по сравнению с ранее использовавшимися методами визуального наблюдения: Макс Вольф в одиночку обнаружил 248 астероидов, начиная с (323) Брюсия, тогда как до него было обнаружено немногим более 300. Сейчас, век спустя, 385 тысяч астероидов имеют официальный номер, а 18 тысяч из них - ещё и имя.

В 2010 г. две независимые группы астрономов из США, Испании и Бразилии заявили, что одновременно обнаружили водяной лёд на поверхности одного из самых крупных астероидов главного пояса - Фемиды. Это открытие позволяет понять происхождение воды на Земле. В начале своего существования Земля была слишком горяча, чтобы удержать достаточное количество воды. Это вещество должно было прибыть позднее. Предполагалось, что воду на Землю могли занести кометы, но изотопный состав земной воды и воды в кометах не совпадает. Поэтому можно предположить, что вода на Землю была занесена при её столкновении с астероидами. Исследователи также обнаружили на Фемиде сложные углеводороды, в том числе молекулы - предшественники жизни.

Именование астероидов

Сначала астероидам давали имена героев римской и греческой мифологии, позднее открыватели получили право называть их как угодно - например, своим именем. Вначале астероидам давались преимущественно женские имена, мужские имена получали только астероиды, имеющие необычные орбиты (например, Икар, приближающийся к Солнцу ближе ). Позднее и это правило перестало соблюдаться.

Получить имя может не любой астероид, а лишь тот, орбита которого более или менее надёжно вычислена. Были случаи, когда астероид получал имя спустя десятки лет после открытия. До тех пор, пока орбита не вычислена, астероиду даётся временное обозначение, отражающее дату его открытия, например, 1950 DA. Цифры обозначают год, первая буква - номер полумесяца в году, в котором астероид был открыт (в приведённом примере это вторая половина февраля). Вторая буква обозначает порядковый номер астероида в указанном полумесяце, в нашем примере астероид был открыт первым. Так как полумесяцев 24, а английских букв - 26, в обозначении не используются две буквы: I (из-за сходства с единицей) и Z. Если количество астероидов, открытых в течение полумесяца, превысит 24, вновь возвращаются к началу алфавита, приписывая второй букве индекс 2, при следующем возвращении - 3, и т. д.

После получения имени официальное именование астероида состоит из числа (порядкового номера) и названия - (1) Церера, (8) Флора и т. д.

Определение формы и размеров астероида

Астероид (951) Гаспра. Одно из первых изображений астероида, полученных с космического аппарата. Передано космическим зондом «Галилео» во время его пролёта мимо Гаспры в 1991 году (цвета усилены)

Первые попытки измерить диаметры астероидов, используя метод прямого измерения видимых дисков с помощью нитяного микрометра, предприняли Уильям Гершель в 1802 и Иоганн Шрётер в 1805 годах. После них в XIX веке аналогичным способом проводились измерения наиболее ярких астероидов другими астрономами. Основным недостатком данного метода были значительные расхождения результатов (например, минимальные и максимальные размеры Цереры, полученные разными учёными, отличались в десять раз).

Современные способы определения размеров астероидов включают в себя методы поляриметрии, радиолокационный, спекл-интерферометрии, транзитный и тепловой радиометрии.

Одним из наиболее простых и качественных является транзитный метод. Во время движения астероида относительно Земли он иногда проходит на фоне отдалённой звезды, это явление называется покрытие звёзд астероидом. Измерив длительность снижения яркости данной звезды и зная расстояние до астероида, можно достаточно точно определить его размер. Данный метод позволяет достаточно точно определять размеры крупных астероидов, вроде Паллады.

Метод поляриметрии заключается в определении размера на основании яркости астероида. Чем больше астероид, тем больше солнечного света он отражает. Однако яркость астероида сильно зависит от альбедо поверхности астероида, что в свою очередь определяется составом слагающих его пород. Например, астероид Веста из-за высокого альбедо своей поверхности отражает в 4 раза больше света, чем Церера и является самым заметным астероидом на небе, который иногда можно наблюдать невооружённым глазом.

Однако само альбедо тоже можно определить достаточно легко. Дело в том, что чем меньше яркость астероида, то есть чем меньше он отражает солнечной радиации в видимом диапазоне, тем больше он её поглощает и, нагреваясь, излучает её затем в виде тепла в инфракрасном диапазоне.

Метод поляриметрии может быть также использован для определения формы астероида, путём регистрации изменения его блеска в процессе вращения, так и для определения периода этого вращения, а также для выявления крупных структур на поверхности. Кроме того, результаты, полученные с помощью инфракрасных телескопов, используются для определения размеров методом тепловой радиометрии.

Классификация астероидов

Общая классификация астероидов основана на характеристиках их орбит и описании видимого спектра солнечного света, отражаемого их поверхностью.

Группы орбит и семейства

Астероиды объединяют в группы и семейства на основе характеристик их орбит. Обычно группа получает название по имени первого астероида, который был обнаружен на данной орбите. Группы - относительно свободные образования, тогда как семейства - более плотные, образованные в прошлом при разрушении крупных астероидов от столкновений с другими объектами.

Спектральные классы

В 1975 году Кларк Р. Чапмен (Clark R. Chapman), Дэвид Моррисон (David Morrison) и Бен Целлнер (Ben Zellner) разработали систему классификации астероидов, опирающуюся на показатели цвета, альбедо и характеристики спектра отражённого солнечного света. Изначально эта классификация определяла только три типа астероидов:

Класс С - углеродные, 75 % известных астероидов.
Класс S - силикатные, 17 % известных астероидов.
Класс M - металлические, большинство остальных.

Этот список был позже расширен и число типов продолжает расти по мере того, как детально изучается все больше астероидов:

Класс A - характеризуются достаточно высоким альбедо (между 0,17 и 0,35) и красноватым цветом в видимой части спектра.
Класс B - в целом относятся к астероидам класса C, но почти не поглощают волны ниже 0,5 мкм, а их спектр слегка голубоватый. Альбедо в целом выше, чем у других углеродных астероидов.
Класс D - характеризуются очень низким альбедо (0,02−0,05) и ровным красноватым спектром без чётких линий поглощения.
Класс E - поверхность этих астероидов содержит в своём составе такой минерал, как энстатит и может иметь сходство с ахондритами.
Класс F - в целом схожи с астероидами класса B, но без следов «воды».
Класс G - характеризуется низким альбедо и почти плоским (и бесцветным) в видимом диапазоне спектром отражения, что свидетельствует о сильном ультрафиолетовом поглощении.
Класс P - как и астероиды класса D, характеризуются довольно низким альбедо, (0,02−0,07) и ровным красноватым спектром без чётких линий поглощения.
Класс Q - на длине волны 1 мкм в спектре этих астероидов присутствуют яркие и широкие линии оливина и пироксена и, кроме того, особенности, указывающие на наличие металла.
Класс R - характеризуются относительно высоким альбедо и красноватый спектром отражения на длине 0,7 мкм.
Класс T - характеризуется низким альбедо и красноватым спектром (с умеренным поглощением на длине волны 0,85 мкм), который похож на спектр астероидов P- и D- классов, но по наклону занимающий промежуточное положение.
Класс V - астероиды этого класса умеренно яркие и довольно близки к более общему S классу, которые также в основном состоят из камня, силикатов и железа (хондритов), но отличаются S более высоким содержанием пироксена.
Класс J - это класс астероидов, образовавшихся, предположительно, из внутренних частей Весты. Их спектры близки к спектрам астероидов V класса, но их отличает особо сильные линии поглощения на длине волны 1 мкм.

Следует учитывать, что количество известных астероидов, отнесённых к какому-либо типу, не обязательно соответствует действительности. Некоторые типы достаточно сложны для определения, и тип определённого астероида может быть изменён при более тщательных исследованиях.

Проблемы спектральной классификации

Изначально спектральная классификация основывалась на трёх типах материала, составляющего астероиды:

Класс С - углерод (карбонаты).
Класс S - кремний (силикаты).
Класс M - металл.

Однако существуют сомнения в том, что такая классификация однозначно определяет состав астероида. В то время, как различный спектральный класс астероидов указывает на их различный состав, нет никаких доказательств того, что астероиды одного спектрального класса состоят из одинаковых материалов. В результате учёные не приняли новую систему, и внедрение спектральной классификации остановилось.

Распределение по размерам

Количество астероидов заметно уменьшается с ростом их размеров. Хотя это в целом соответствует степенному закону, есть пики при 5 км и 100 км, где больше астероидов, чем ожидалось бы в соответствии логарифмическому распределению.

Образование астероидов

В июле 2015 года было сообщено об открытии камерой DECam телескопа имени Виктора Бланко 11-го и 12-го троянцев Нептуна - 2014 QO441 и 2014 QP441. Таким образом, число троянцев в точке L4 Нептуна увеличилось до 9. Также этим обзором было обнаружено 20 других объектов, получивших обозначения Центра малых планет, в том числе 2013 RF98, обладающий одним из самых больших периодов обращения.

Объектам этой группы даются имена кентавров античной мифологии.

Первым открытым кентавром был Хирон (1977). При приближении к перигелию у него наблюдается кома, характерная для комет, поэтому Хирон считается по классификации одновременно и кометой (95P/Chiron), и астероидом (2060 Chiron), хотя он существенно больше типичной кометы.