Ceres – Planeta Karłowata
Ceres (symbol: ) to planeta karłowata, która krąży wewnątrz pasa planetoid pomiędzy orbitami Marsa a Jowisza. Jej średnica wynosi 939 km, co czyni ją największym obiektem w tym regionie Układu Słonecznego. Odkryta 1 stycznia 1801 roku przez włoskiego astronoma Giuseppe Piazziego, początkowo klasyfikowana była jako planeta, a po kilkudziesięciu latach zaczęto ją określać jako planetoidę. W sierpniu 2006 roku wprowadzono termin „planeta karłowata”, do którego Ceres została zaliczona.
Odkrycie
W 1766 roku astronom Johann Daniel Titius z Wittenbergi zauważył, że istnieje pewna prawidłowość dotycząca odległości planet od Słońca. Poprzez zastosowanie liczb 3, 6, 12, 24, 48 itd., które są podwajane, a następnie dodanie 4 i podzielenie przez 10, można uzyskać ciąg odpowiadający odległościom planet od Słońca w jednostkach astronomicznych. Ta reguła, znana jako reguła Titiusa-Bodego, odnosiła się do sześciu znanych wówczas planet: Merkurego, Wenus, Ziemi, Marsa, Jowisza i Saturna, wskazując na potrzebę pozostawienia pustego miejsca pomiędzy Marsem a Jowiszem. W 1768 roku Johann Elert Bode przytoczył tę regułę w swoim dziele „Anleitung zur Kenntniss des gestirnten Himmels”, nie podając jednak jej oryginalnego autora, przez co przez długi czas była znana jako „prawo Bodego”. Gdy w 1781 roku William Herschel odkrył Uran, okazało się, że jego odległość także zgadza się z tą regułą, co skłoniło astronomów do poszukiwań planety pomiędzy Marsem a Jowiszem.
W 1800 roku Franz Xaver von Zach zaprosił 24 astronomów do nieformalnego klubu „Lilienthal Society”, którego celem było uporządkowanie wiedzy o Układzie Słonecznym. Klub ten zyskał później miano „Himmelspolizei” (Policja Nieba). W jego skład wchodzili m.in. William Herschel, Nevil Maskelyne, Charles Messier oraz Heinrich Wilhelm Olbers. Każdy z członków miał za zadanie obserwować 15° ekliptyki w poszukiwaniu brakującej planety, korzystając z największego wówczas teleskopu w Europie, znajdującego się w Lilienthal.
Już kilka miesięcy później, 1 stycznia 1801 roku, Giuseppe Piazzi, główny astronom Uniwersytetu w Palermo na Sycylii, odkrył mały poruszający się obiekt w odległości przewidzianej przez regułę Titiusa-Bodego. Nazwał go Ceres Ferdinandae, na cześć bogini upraw polowych i patronki Sycylii, oraz ku czci swojego patrona Ferdynanda III Toskańskiego. Początkowo Piazzi sądził, że odkrył kometę, jednak brak komy sugerował, że jest to planeta.
W lutym tego samego roku, po obserwacji na przestrzeni około 9°, Ceres zniknęła w blasku Słońca. Młody matematyk i astronom, Carl Friedrich Gauss, obliczył jej trajektorię, sprowadzając zadanie do równania ósmego stopnia. Na podstawie jego obliczeń Ceres została ponownie zaobserwowana przez von Zacha i Wilhelma Olbersa. Parametry trajektorii pasowały do „brakującej planety”, co doprowadziło do jej uznania za ósmą planetę Układu Słonecznego (Neptuna jeszcze wówczas nie znano). W 1802 roku Heinrich Olbers odkrył kolejny obiekt w tym samym rejonie, który nazwał Pallas. Do 1807 roku dalsze obserwacje doprowadziły do odkrycia kolejnych dwóch obiektów, nazwanych Junona i Westa. Wojny napoleońskie wstrzymały dalsze odkrycia, a obserwatorium w Lilienthal zostało splądrowane, przez co większość wyników obserwacji zaginęła. Kolejny obiekt, (5) Astraea, został odkryty dopiero w 1845 roku. W miarę odkrywania kolejnych obiektów w coraz krótszych odstępach czasu, zaliczanie ich do planet stało się problematyczne. W latach 50. XIX wieku Alexander von Humboldt spopularyzował nazwę „asteroida”, wcześniej wprowadzoną przez Herschela, która używana jest do dziś w krajach anglosaskich.
Orbita
Ceres porusza się wokół Słońca w środku głównego pasa planetoid, w średniej odległości 2,766 j.a. od Słońca. Jej najmniejsza odległość od Słońca (peryhelium) wynosi 2,55 j.a., a największa (aphelium) to 2,99 j.a. Czas obiegu Ceres wokół Słońca wynosi 4 lata i 219 dni. Orbita Ceres jest nachylona względem ekliptyki pod kątem 10,6°, a jej mimośród wynosi 0,0794.
Planeta karłowata posiada parametry orbity podobne do rodziny planetoidy Gefion, dawniej nazywanej rodziną Ceres lub rodziną Minervy. Mimo to, zarówno Minerva, jak i Ceres różnią się właściwościami spektralnymi powierzchni od członków tej rodziny i są uznawane za „intruzów”, nie mających wspólnego pochodzenia.
Właściwości fizyczne
Ceres najlepiej obserwować z Ziemi podczas jej opozycji, gdy osiąga względną jasność 6,7m, co umożliwia jej dostrzeżenie przez lornetkę.
Wymiary Ceres wynoszą 964,4×964,2×891,8 km, co czyni ją największym i najmasywniejszym obiektem w głównym pasie planetoid. Jej masa wynosi około 9,4×1020 kg, co stanowi około jednej trzeciej masy wszystkich obiektów w pasie planetoid. Ceres obraca się wokół własnej osi w czasie 9 godzin i 4 minut. Średnia gęstość jej materii szacowana jest na 2,162±0,008 g/cm³.
Powierzchnia Ceres ma ciemny odcień i pokryta jest materiałem bogatym w węgiel. Z tego względu jej albedo jest bardzo niskie, wynosi 0,09. Badania radarowe wykazały, że powierzchnię Ceres pokrywa drobnoziarnisty pył, znany jako regolit.
Możliwość szczegółowych obserwacji powierzchni Ceres pojawiła się dopiero po wyniesieniu na orbitę okołoziemską Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, który dostrzegł ciemną plamę (nazwaną „Piazzi” na cześć odkrywcy) o średnicy około 250 km. Dalsze obserwacje zidentyfikowały jasną formację o początkowo szacowanej średnicy 400 km.
Dokładniejsze badania powierzchni Ceres przeprowadziła sonda kosmiczna Dawn w latach 2014–2018.
Wnętrze Ceres składa się z dużego skalnego jądra, nad którym znajduje się warstwa lodu wodnego oraz cienka zewnętrzna skorupa z lekkich minerałów. W trakcie ewolucji Układu Słonecznego, Ceres przechodziła znaczną ewolucję, w wyniku której ciepło wydobywające się z jej wnętrza roztapiało lód, tworząc wewnętrzny płaszcz z ciekłej wody i wypychając ją ku górze. Cięższe pierwiastki i minerały, takie jak krzem, opadały ku jądru. Szacuje się, że masa Ceres wynosi od 17 do 27% masy całego pasa planetoid, a ilość wody na Ceres pięciokrotnie przewyższa ilość słodkiej wody na Ziemi.
Mimo swojej „planetarnej budowy”, która różni się od innych planetoid, Ceres nie rozwinęła się do postaci pełnoprawnej planety. Prawdopodobnie powstrzymywały ją przed tym ogromne siły grawitacyjne ze strony Jowisza i Marsa.
Nowa definicja – planeta karłowata
24 sierpnia 2006 roku, jeden z komitetów Międzynarodowej Unii Astronomicznej zaproponował zmianę definicji „planety”, określając, że „za planetę uważa się ciało niebieskie o masie wystarczającej, aby pod wpływem własnej grawitacji przyjęło mniej więcej kulisty kształt, nie dzielące swojej orbity i jej bezpośredniego otoczenia z innymi ciałami podobnymi, oraz obiegające gwiazdę centralną, nie będące gwiazdą ani księżycem”. Utworzono także nowe określenie dla małych obiektów – planety karłowate. Do tej kategorii ciał niebieskich, które nie są pełnoprawnymi planetami, zaliczono (1) Ceres oraz (134340) Pluton, (136199) Eris, (136108) Haumea i (136472) Makemake.
Badania Ceres
Do końca 2014 roku, bezpośrednie obserwacje Ceres prowadziła amerykańska sonda kosmiczna Dawn. Misja miała na celu zbadanie składu oraz struktury planety karłowatej, która najprawdopodobniej składa się z pierwotnej materii Układu Słonecznego z dużą zawartością wody. 6 marca 2015 roku sonda weszła na orbitę wokół Ceres i kontynuowała obserwacje do momentu wyczerpania zapasów paliwa 31 października 2018 roku. Oprócz typowych kraterów uderzeniowych, zaobserwowano inne struktury, takie jak góra oraz szereg jasnych plam nazywanych facula (faculae), zbudowanych z jaśniejszej materii pokrywającej powierzchnię Ceres.
Galeria
Zobacz też
- lista planetoid 1–1000
- lista ponumerowanych planetoid
- chronologiczny wykaz odkryć planet, planet karłowatych i ich księżyców w Układzie Słonecznym
- możliwości eksploatacji Ceres
Przypisy
Bibliografia
- (1) Ceres w bazie Jet Propulsion Laboratory (ang.)
- (1) Ceres w bazie Minor Planet Center (ang.)
Linki zewnętrzne
- Diagram orbity (1) Ceres w bazie Jet Propulsion Laboratory (ang.)
- Ceres: The Dwarf Planet – Out of the Shadows. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-12-05)]. (ang.)
- Sormano Astronomical Observatory: Bicentennial of the discovery of Ceres. [dostęp 2015-12-28]. (ang. • wł.)