Em setembro de 2017, havia 503.850 planetas menores numerados com órbitas calculadas e outros 245.833 planetas não numerados.
Em 1596, Johannes Kepler notou que os raios médios das órbitas planetárias de Mercúrio a Saturno calculados por Copérnico são 0,38: 0,72: 1,00: 1,52: 5,2: 9,2. A lacuna entre Marte e Júpiter parecia muito grande para Kepler, e ele sugeriu que havia outro planeta lá. Essa hipótese foi confirmada na véspera de Ano Novo de 1801, quando o diretor do Observatório de Palermo, Giuseppe Piazzi, avistou uma estrela tênue na constelação de Touro, que estava mudando em relação às luminárias vizinhas. Ele a confundiu com um cometa, mas logo duvidou. O astrônomo alemão Johann Bode, com quem Piazzi compartilhou suas observações, considerou este corpo um novo planeta, que anunciou em uma revista mensal publicada pelo diretor do Observatório de Gotha, Barão Franz von Zach. Bode e Zach já estavam convencidos de que o espaço entre Marte e Júpiter esconde um planeta desconhecido;além disso, em setembro de 1800, Zach convenceu vários astrônomos alemães a participarem de uma busca coletiva por ele. Mais tarde, outros cientistas, incluindo Piazzi, juntaram-se a este grupo (chamando-se de "polícia celestial").
Além dos oito planetas, a suíte solar inclui uma grande variedade de corpos de menor massa e tamanho. Alguns deles são compostos de poeira e gás congelado (são cometas), o resto é composto de matéria sólida (planetas menores ou planetóides). Alguns deles, com raríssimas exceções, não vão além da órbita de Júpiter a partir do Sol, enquanto outros, ao contrário, caminham ao longo da periferia do Sistema Solar. Por tradição, os planetas menores do primeiro grupo são chamados de asteróides.
Piazzi não teve tempo de coletar dados suficientes para calcular a órbita do suposto planeta, que havia deixado o céu europeu no outono de 1801. No entanto, a nota de Bode levou o grande matemático Karl Friedrich Gauss a começar a trabalhar em um método computacional que exigia menos dados observacionais do que os cálculos convencionais. Ele enviou seus resultados a von Zach, que com a ajuda deles redescobriu o fugitivo em 1º de janeiro de 1802, exatamente um ano depois de Piazzi. Na mesma noite, ela foi observada por outro membro da "polícia celestial" Heinrich Olbers. A pedido de Piazzi, o novo corpo celeste recebeu o nome da deusa romana da fertilidade Ceres, considerada a padroeira da Sicília.
Olbers continuou a observar Ceres e em 28 de março de 1802 notou outro ponto móvel nas proximidades. Ela recebeu o nome de Pallas, a deusa grega da sabedoria. Quando Gauss calculou os elementos de sua órbita, ficou claro que Olbers tinha uma sorte fantástica. Pallas gira em torno do Sol quase ao mesmo tempo que Ceres (4,6 anos terrestres), mas sua trajetória é inclinada em relação ao plano da eclíptica em 34 graus. Se ela não tivesse estado durante as observações de Olbers perto de Ceres, ela só poderia ter sido descoberta depois de várias décadas. Em cinco anos, mais dois desses corpos celestes foram descobertos. Mas depois disso, a "polícia do céu" se separou. Olbers resistiu mais do que os outros, mas também deixou a caça àsteróides em 1816. Ele foi retomado apenas em meados do século 19, quando os descobridores não estavam mais vivos.
Como as estrelas
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Em uma carta a William Herschel, ele sugeriu que Ceres e Pallas são fragmentos de um planeta que morreu em uma explosão ou colisão com um cometa. Disto se seguiu que haveria outros satélites solares entre Marte e Júpiter. Herschel sugeriu chamá-los de asteróides, que traduzido do grego antigo significa "como estrelas" (ele quis dizer que esses corpos são muito inferiores aos planetas em brilho e, portanto, é difícil distingui-los da maioria das estrelas). Esse neologismo entrou na linguagem da astronomia.
A hipótese de Olbers previa a existência de novos asteróides, então a Polícia Celeste continuou sua busca. Os participantes desse projeto coletivo de pesquisa (aliás, o primeiro na história da astronomia) descobriram mais dois asteróides, que também receberam nomes de deusas romanas. Em 1 de setembro de 1804, Karl Harding descobriu Juno e, em 29 de março de 1807, Olbers capturou Vesta. O direito de escolher o nome do quarto asteróide foi dado a Gauss, que calculou sua órbita em apenas algumas horas (não é fácil manter esse prazo mesmo com a ajuda de uma calculadora moderna!).
Época de caça
Em 1830, o matemático e astrônomo Friedrich Wilhelm Bessel apelou aos observatórios alemães para começar a mapear o céu a fim de procurar asteróides. Algo foi feito nesse sentido, mas a primeira descoberta não foi para um profissional, mas para um amador, o postmaster Karl Henke. Em 8 de dezembro de 1845, após 15 anos de observações infrutíferas, ele descobriu o quinto asteróide, Astrea. Em 1847, o mesmo Henke avistou o asteróide número 6 - Hebu, e logo o jovem astrônomo inglês John Russel Hind descobriu os asteróides Iris e Flora. Depois disso, a busca por planetas menores rapidamente ganhou impulso. O primeiro caçador americano para esses corpos, Christian Peters, descobriu 48 asteróides de 1861 a 1889, e o astrônomo alemão Karl Luther - 24. Em 1890, cerca de trezentos habitantes do espaço entre Marte e Júpiter foram incluídos em catálogos astronômicos.
E então uma nova era começou. Maximilian Wolf, docente privado da Universidade de Heidelberg, foi o primeiro no mundo a usar a fotografia para procurar planetas menores. Em dezembro de 1891, ele descobriu seu primeiro asteróide, e no ano seguinte - já com 13. Em 1902, Wolff chefiou um novo observatório universitário e o transformou no centro mundial da "planetologia menor". Seu colega mais jovem, Karl Reinmuth, descobriu 389 asteróides de 1912 a 1957, e ninguém conseguiu bater esse recorde.
No período entre as duas guerras mundiais, a busca por asteróides foi extremamente intensa, e só na década de 1930 trouxe quase quatrocentas descobertas. Então ele diminuiu o ritmo - por um longo tempo, cerca de trinta anos. Seu renascimento foi facilitado equipando telescópios com fotômetros semicondutores e outros dispositivos eletrônicos e o surgimento de poderosos computadores capazes de calcular rapidamente as órbitas de asteróides. Recentemente, telescópios robóticos baseados em terra, observatórios orbitais e sondas espaciais distantes têm sido usados para estudar pequenos planetas.
Classes de asteróides
As informações sobre a estrutura dos asteróides são baseadas nos resultados da análise espectral da luz solar refletida, corrigida por dados geoquímicos sobre a composição dos meteoritos (já que os asteróides são sua principal fonte). De acordo com esse critério, eles são divididos em três classes principais: C (corpos com alto teor de carbono), S (silicatos com uma mistura de metais) e M (principalmente asteróides de ferro-níquel). Classe C é responsável por três quartos dos asteróides no cinturão principal, classe S - 17%. No entanto, existem classificações mais detalhadas com um número muito maior de grupos.
Todos os asteróides, sem exceção, giram e seus eixos são orientados no espaço de forma bastante aleatória. Normalmente, a duração de um dia de asteróide é de 6 a 13 horas, mas há exceções. Por exemplo, o minúsculo asteroide 1998 KY26 (com cerca de 30 metros de diâmetro) faz uma revolução completa em 10 minutos e 42 segundos. Muito provavelmente, ele ganhou uma velocidade angular tão alta como resultado de vários confrontos com parentes próximos.
Cinto principal
As órbitas de quase todos os asteróides encontram-se dentro do anel, o raio interno do qual é igual a duas unidades astronômicas, e o raio externo é três e meio (estritamente falando, este não é um anel, mas um donut, uma vez que os caminhos de muitos asteróides vão além do plano eclíptico). Esta zona é chamada de cinturão de asteróides principal. Ele contém cerca de duzentos planetas menores, o diâmetro médio dos quais é de mais de 100 km. De acordo com estimativas aproximadas, existem 1 a 2 milhões de asteróides com pelo menos um quilômetro de tamanho. E a massa total dos habitantes do cinturão principal é cerca de 25 vezes menor que a massa da Lua!
A distribuição espacial das trajetórias de asteróides no cinturão principal está longe de ser uniforme. Primeiro, há rachaduras abertas na década de 1860 pelo professor Daniel Kirkwood da Universidade de Indiana. Com base em um estudo das trajetórias de 97 asteróides, Kirkwood descobriu que esses corpos evitam órbitas com períodos proporcionais ao período de Júpiter (por exemplo, se esses períodos estão relacionados como 1: 3). Kirkwood também entendeu o motivo: tais corpos se aproximam periodicamente de Júpiter na mesma parte de sua trajetória e, como resultado, sob a influência de sua gravidade, eles se desviam de sua trajetória anterior (este efeito, observado por Laplace no início do século 19 no exemplo dos satélites de Júpiter, é chamado de ressonância orbital). No cinturão principal, há fendas Kirkwood (na literatura russa também são chamadas de hachuras) e com outras ressonâncias - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. Em segundo lugar,não menos que um terço dos asteróides são agrupados em famílias com elementos orbitais próximos (como o comprimento do semieixo maior, excentricidade e inclinação da órbita em relação ao plano da eclíptica). A primeira dessas famílias, quase cem anos atrás, foi isolada por um professor da Universidade de Tóquio, Kiyotsugu Hirayama. Hirayama acreditava que cada família consistia em fragmentos de um asteróide maior que se desintegrou devido a uma colisão com um corpo menor, e essa interpretação ainda é considerada a mais plausível.desintegrou-se devido a uma colisão com um corpo menor, e essa interpretação ainda é considerada a mais plausível.desintegrou-se devido a uma colisão com um corpo menor, e essa interpretação ainda é considerada a mais plausível.
Os asteróides do cinturão principal são propensos a colidir até agora (embora não fosse possível ver isso ao vivo), no passado as colisões eram a coisa mais comum. Muitos (senão todos) asteróides são fragmentos de seus predecessores. Isso explica por que não há muitos asteróides no cinturão com seus próprios satélites. Como Clark Chapman, pesquisador sênior do Southwest Research Institute, no Colorado, disse à PM, sua participação não ultrapassa 15% (contra 75% para planetas). Muito provavelmente, os asteróides perdem suas luas não apenas em colisões diretas, mas também devido a perturbações gravitacionais causadas pelo aparecimento de vizinhos. A distribuição caótica dos eixos de rotação dos asteróides também é resultado de colisões. Apenas Ceres, Pallas e Vesta têm rotação direta herdada do enxame pré-planetário primário,a partir do qual os asteróides e planetas foram formados. Eles mantiveram essa rotação devido à massa impressionante, que lhes confere um grande momento angular.
Asteróides troianos
Quase todos os asteróides descobertos no século 19 movem-se dentro do cinturão principal. As únicas exceções são Efra e Eros, que cruzam a órbita de Marte. Não houve nenhum outro exemplo de fuga do cativeiro intra-cinturão naquela época.
O século XX também trouxe mudanças aqui. Em 23 de fevereiro de 1906, Wolff fotografou um asteróide muito tênue que se movia em uma órbita quase circular com o mesmo raio de Júpiter, 55,5 graus à frente do planeta. Ele foi chamado de Aquiles e recebeu o número 588. Logo o astrônomo sueco Carl Charlier percebeu que Aquiles em seu movimento está ligado a um dos dois pontos de libração estável previstos em 1772 por Joseph Louis Lagrange. Aquiles retorna periodicamente à vizinhança do ponto de liberação L4, que se move 60 graus à frente de Júpiter. Depois de um tempo, o asteróide Patroclus foi descoberto lá, e Hector foi encontrado perto do ponto L5 movendo-se 60 graus atrás do planeta. Logo depois disso, surgiu a tradição de nomear esses asteróides em homenagem aos heróis da Guerra de Tróia - perto do ponto de liberação L4 pelos nomes dos aqueus (Aquiles, Nestor, Agamenon, Odisseu, Ajax,Diomedes, Antilochus, Menelaus), e perto do ponto de libertação L5 - os nomes dos defensores de Tróia (Príamo, Enéias, Antif). No entanto, essa tradição não apareceu imediatamente, então Heitor e Pátroclo eventualmente permaneceram nos "campos inimigos".
Até o momento, cerca de 5.000 cavalos de Tróia foram descobertos perto de Júpiter. A distância angular entre eles e Júpiter varia amplamente - de 45 a 100 graus. Mais quatro Trojans vivem perto de Marte e oito na zona orbital de Netuno. Em julho de 2011, astrônomos canadenses nomearam o primeiro candidato ao título de parceiro troiano de nosso planeta. Este asteróide 2010 TK7 de 300 metros foi capturado pelo telescópio infravermelho WISE, que operou em órbita baixa da Terra de janeiro a outubro de 2010.
Asteróides próximos da Terra
Outra fase de descoberta começou na primavera de 1932. Em 12 de março, o astrônomo belga Eugene Delport descobriu o asteróide Amur, que se aproxima do Sol a 1,08 UA no periélio. e, portanto, quase toca o lado externo da órbita da Terra. E apenas seis semanas depois, Karl Reinmuth tropeçou no asteróide Apollo, cuja órbita cruza a Terra e Vênus e está a apenas 0,65 UA do Sol no periélio.
Cupido e Apolo tornaram-se ancestrais de duas famílias de planetas menores que visitam as regiões internas do sistema solar. Eles têm um nome comum - Asteróides Próximos à Terra (NEAs). O periélio dos asteróides do tipo Amor varia de 1,3 UA. até o raio máximo da órbita terrestre igual a 1,017 UA. Os asteróides do tipo Apolo incluem corpos com periélio inferior a 1.017 UA. e um semieixo maior superior a 1 UA. Também existe uma família de asteróides próximos da Terra, cujo semi-eixo maior é inferior a uma unidade astronômica. Aproximadamente 50% desses asteróides, o primeiro dos quais foi descoberto em 1976 e batizado com o nome do deus egípcio Aton, ainda se afastam mais do Sol do que da Terra, porque se movem ao longo de elipses com grande excentricidade. Entre os átons, uma subfamília de asteróides é distinguida,cujo apogeu é menor que o raio mínimo da órbita terrestre, 0,983 UA. Esses corpos, naturalmente, estão sempre mais próximos do Sol do que nosso planeta.
As órbitas dos asteróides próximos à Terra são muito diversas. Alguns deles retornam periodicamente ao cinturão principal e às vezes até vão muito mais longe, enquanto outros, invariavelmente, ficam mais próximos do sol. Tal, por exemplo, é o asteróide 1685 Toro com um apogeu de 1,96 UA. e periélio 0,77 UA. Ele cruza as órbitas da Terra e de Marte, e falta apenas 0,05 UA. e, para chegar à órbita de Vênus. Ele leva 8 anos na Terra e 13 Vênus para fazer cinco revoluções ao redor do Sol, então Toro está em ressonância orbital com os dois planetas. Existem até asteróides que ousam se aproximar do Sol mais perto de Mercúrio. Tal é o asteróide 1566 Icarus da família Apollo, descoberto em 1949 pelo astrônomo americano Walter Baade.
Planetas inacabados
Asteróides são, em certo sentido, planetas inacabados. Ambos foram formados a partir da colisão e fusão de planetesimais, corpos sólidos que variam em tamanho de um metro a um quilômetro, orbitando um Sol recém-nascido. Esses corpos, por sua vez, surgiram devido à adesão de partículas do gás primário e da nuvem de poeira, a partir dos quais se formou o sistema solar. Na zona além da órbita de Marte, os planetesimais não podiam se unir em um grande planeta. Muito provavelmente, isso foi devido a distúrbios gravitacionais de Júpiter, embora outros mecanismos possam ter funcionado. Em particular, é possível que Júpiter mais de uma vez tenha ejetado grandes corpos em direção ao Sol, o que também desestabilizou o cinturão de asteróides.
Os primeiros asteróides, que surgiram diretamente dos planesimais, moviam-se no plano da eclíptica ao longo de órbitas quase circulares e tinham velocidades relativas baixas. É por isso que eles não se dividiram em colisões, mas permaneceram juntos e cresceram. No entanto, a gravidade de Júpiter gradualmente forçou os asteróides a se moverem para órbitas inclinadas com grande excentricidade, por causa da qual sua velocidade relativa aumentou para 5 km / s (é o que é agora). Quando atingidos em tal velocidade, os asteróides se estilhaçaram em fragmentos que não tinham chance de dar origem a um planeta real.
Esses processos mudaram radicalmente o cinturão de asteróides. Sua massa inicial não é exatamente conhecida, porém, de acordo com os cálculos do modelo, pode ser 2.200 vezes a massa atual e aproximadamente igual à massa da Terra. Os mesmos cálculos mostram que havia centenas de corpos, em massa e tamanho não inferiores a Ceres. Esses corpos morreram nas colisões, e seus destroços entraram em órbitas instáveis e deixaram o cinturão. No final, ele diminuiu tanto que as colisões tornaram-se raras, e os asteróides sobreviventes mantiveram trajetórias bastante estáveis. Portanto, o cinturão principal atual é uma sombra pálida de seu antigo esplendor.
Clark Chapman observou que, de acordo com vários cientistas planetários, em algum momento outro cinturão poderia existir entre a Terra e Vênus. No entanto, esses asteróides eram muito mais difíceis de sobreviver. Pode-se presumir que quase todos eles se dividiram após as colisões e seus fragmentos foram jogados longe do sol.
Febre do ferro níquel
Os escritores de ficção científica há muito previram, por assim dizer, o desenvolvimento econômico nacional dos asteróides - lembre-se, por exemplo, da história de Azimov "O Caminho dos Marcianos". Isto é incompreensível. O cinturão de asteróides contém reservas gigantescas do mais puro gelo de água e uma grande variedade de minerais. Um quilômetro cúbico de um asteróide da classe M típico contém 7 bilhões de toneladas de ferro, um bilhão de toneladas de níquel e milhões de toneladas de cobalto. O custo total desses metais aos preços atuais é de mais de US $ 5 trilhões. Resta esperar que, se a humanidade conseguir esses recursos, os usará com sabedoria e com benefícios reais.
Alexey Levin
