пояс астероидов -Asteroid belt

Астероиды внутренней Солнечной системы и Юпитера: пояс расположен между орбитами Юпитера и Марса.
  Солнце
  Трояны Юпитера
  Орбиты планет _
  Пояс астероидов
  Астероиды Хильды (Hildas)
  Околоземные объекты (подборка)
Безусловно, самым большим объектом в поясе является карликовая планета Церера . Общая масса пояса астероидов значительно меньше, чем у Плутона , и примерно в два раза больше, чем у спутника Плутона Харона .

Пояс астероидов представляет собой область в форме тора в Солнечной системе , расположенную примерно между орбитами планет Юпитера и Марса . Он содержит очень много твердых тел неправильной формы, разных размеров, но намного меньших, чем планеты , называемые астероидами или малыми планетами . Этот пояс астероидов также называют главным поясом астероидов или главным поясом , чтобы отличить его от других популяций астероидов в Солнечной системе, таких как околоземные астероиды и троянские астероиды .

Пояс астероидов — самый маленький и самый внутренний известный околозвездный диск в Солнечной системе. Около 60 % его массы содержится в четырех крупнейших астероидах: Церере , Весте , Палладе и Гигее . Общая масса пояса астероидов составляет 3% массы Луны .

Церера, единственный объект в поясе астероидов, достаточно большой, чтобы быть карликовой планетой , имеет диаметр около 950 км, в то время как Веста, Паллада и Гигея имеют средний диаметр менее 600 км. Остальные тела имеют размеры до пылинки. Материал астероида распределен настолько тонко, что многочисленные беспилотные космические аппараты пролетели над ним без происшествий. Тем не менее, столкновения между крупными астероидами происходят и могут привести к образованию семейства астероидов , члены которого имеют схожие орбитальные характеристики и состав. Отдельные астероиды в поясе астероидов классифицируются по их спектрам , причем большинство из них делится на три основные группы: углеродистые ( C-тип ), силикатные ( S-тип ) и богатые металлами ( M-тип ).

Пояс астероидов сформировался из первичной солнечной туманности как группа планетезималей . Планетезимали - меньшие предшественники протопланет . Однако между Марсом и Юпитером гравитационные возмущения от Юпитера наполнили протопланеты слишком большой орбитальной энергией, чтобы они могли аккрецироваться в планету. Столкновения стали слишком сильными, и вместо того, чтобы слиться воедино, планетезимали и большинство протопланет разбились. В результате 99,9% первоначальной массы пояса астероидов было потеряно за первые 100 миллионов лет истории Солнечной системы. Некоторые фрагменты в конечном итоге попали во внутреннюю часть Солнечной системы, что привело к столкновениям метеоритов с внутренними планетами. Орбиты астероидов продолжают заметно возмущаться всякий раз, когда период их обращения вокруг Солнца образует орбитальный резонанс с Юпитером. На этих орбитальных расстояниях возникает щель Кирквуда , когда они переходят на другие орбиты.

Классами малых тел Солнечной системы в других регионах являются околоземные объекты , кентавры , объекты пояса Койпера , объекты рассеянного диска , седноиды и объекты облака Оорта .

22 января 2014 года ученые Европейского космического агентства (ЕКА) сообщили о первом точном обнаружении водяного пара на Церере, крупнейшем объекте в поясе астероидов. Обнаружение было сделано с использованием дальнего инфракрасного диапазона космической обсерватории Гершеля . Открытие было неожиданным, потому что обычно считается, что кометы , а не астероиды, «выбрасывают струи и шлейфы». По словам одного из ученых, «грани между кометами и астероидами становятся все более и более размытыми».

История наблюдения

Иоганн Кеплер заметил в 1596 году неравномерность орбит Марса и Юпитера, которые позже объяснили гравитацией астероидов.

В 1596 году Иоганн Кеплер написал: «Между Марсом и Юпитером я помещаю планету» в своем Mysterium Cosmographicum , заявив о своем предсказании, что там будет найдена планета. Анализируя данные Тихо Браге , Кеплер подумал, что между орбитами Марса и Юпитера существует слишком большой разрыв, чтобы соответствовать тогдашней модели Кеплера о том, где следует искать орбиты планет.

В анонимной сноске к своему переводу 1766 года « Созерцания природы » Шарля Бонне астроном Иоганн Даниэль Тициус из Виттенберга отметил очевидную закономерность в расположении планет, теперь известную как закон Тициуса-Боде . Если начать числовую последовательность с 0, затем включить 3, 6, 12, 24, 48 и т. д., каждый раз удваивая, добавить четыре к каждому числу и разделить на 10, это даст удивительно близкое приближение к радиусам орбиты известных планет, измеренные в астрономических единицах , при условии , что между орбитами Марса (12) и Юпитера (48) учтена «недостающая планета» (эквивалентно 24 в последовательности). В своей сноске Тиций заявил: «Но должен ли лорд-архитектор оставить это место пустым? Вовсе нет». Когда Уильям Гершель открыл Уран в 1781 году, орбита планеты почти полностью соответствовала закону, что привело астрономов к выводу, что планета должна находиться между орбитами Марса и Юпитера.

Джузеппе Пиацци , первооткрыватель Цереры, крупнейшего объекта в поясе астероидов: Церера была известна как планета, но позже была переклассифицирована как астероид, а с 2006 года — как карликовая планета.

1 января 1801 года Джузеппе Пьяцци , заведующий кафедрой астрономии Университета Палермо , Сицилия, обнаружил крошечный движущийся объект на орбите с точно таким же радиусом, как предсказывает эта закономерность. Он назвал его «Церера» в честь римской богини урожая и покровительницы Сицилии. Первоначально Пиацци считал, что это комета, но отсутствие комы предполагало, что это планета. Таким образом, вышеупомянутая закономерность предсказала большие полуоси всех восьми планет того времени (Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Цереры, Юпитера, Сатурна и Урана). Одновременно с открытием Цереры по приглашению Франца Ксавьера фон Заха была сформирована неофициальная группа из 24 астрономов, получившая название « небесная полиция » , специально для того, чтобы найти дополнительные планеты; они сосредоточили свои поиски на области между Марсом и Юпитером, где закон Тициуса-Боде предсказывал, что должна быть планета.

Примерно через 15 месяцев Генрих Ольберс , член небесной полиции, обнаружил второй объект в том же районе, Палладу. В отличие от других известных планет, Церера и Паллада оставались точками света даже при самом большом увеличении телескопа, а не превращались в диски. Помимо их быстрого движения, они казались неотличимыми от звезд .

Соответственно, в 1802 году Уильям Гершель предложил выделить их в отдельную категорию, названную «астероидами», в честь греческого asteroeides , что означает «звездообразные». Завершив серию наблюдений Цереры и Паллады, он пришел к выводу:

Этим двум звездам нельзя с какой-либо корректностью присвоить ни названия планет, ни названия комет ... Они настолько похожи на маленькие звезды, что их трудно отличить от них. Отсюда их астероидный вид, если я возьму свое имя и назову их Астероидами; оставляя за собой, однако, свободу изменить это имя, если появится другое, более выразительное по их природе.

К 1807 году дальнейшие исследования выявили два новых объекта в этом районе: Юнона и Веста . Сожжение Лилиенталя во время наполеоновских войн , когда была проделана основная работа, положило конец этому первому периоду открытий.

Несмотря на чеканку Гершеля, в течение нескольких десятилетий оставалась обычной практикой называть эти объекты планетами и ставить перед их именами числа, обозначающие последовательность их открытия: 1 Церера, 2 Паллада, 3 Юнона, 4 Веста. Однако в 1845 году астрономы обнаружили пятый объект ( 5 Astraea ), и вскоре после этого новые объекты были обнаружены с ускорением. Подсчет их среди планет становился все более громоздким. В конце концов, они были исключены из списка планет (как впервые предложил Александр фон Гумбольдт в начале 1850-х годов), и чеканка Гершеля, «астероиды», постепенно стала широко использоваться.

Открытие Нептуна в 1846 году привело к дискредитации закона Тициуса-Боде в глазах ученых, поскольку его орбита не соответствовала предсказанному положению. На сегодняшний день научного объяснения этому закону не дано, и астрономы считают это совпадением.

Выражение «пояс астероидов» вошло в обиход в начале 1850-х годов, хотя определить, кто придумал этот термин, сложно. Первое английское использование, по-видимому, встречается в переводе 1850 года ( Элиз Отте ) книги Александра фон Гумбольдта « Космос »: «[...] и регулярное появление, около 13 ноября и 11 августа, падающих звезд, которые, вероятно, составляют часть пояса астероидов, пересекающих орбиту Земли и движущихся с планетарной скоростью». Еще одно раннее появление произошло в « Путеводителе по познанию небес » Роберта Джеймса Манна : «Орбиты астероидов расположены в широком поясе пространства, простирающемся между крайностями [...]». Американский астроном Бенджамин Пирс , кажется, принял эту терминологию и был одним из ее пропагандистов.

К середине 1868 года было обнаружено более 100 астероидов, а в 1891 году введение астрофотографии Максом Вольфом еще больше ускорило скорость открытия. К 1921 г. было обнаружено в общей сложности 1000 астероидов, к 1981 г. — 10 000, а к 2000 г. — 100 000. В настоящее время современные системы наблюдения за астероидами используют автоматизированные средства для обнаружения новых малых планет во все большем количестве.

Источник

Пояс астероидов, показывающий наклонение орбиты в зависимости от расстояния до Солнца, с астероидами в центральной области пояса астероидов красным цветом и другими астероидами синим цветом.

Формирование

В 1802 году, вскоре после открытия Паллады, Ольберс предположил Гершелю, что Церера и Паллада были фрагментами гораздо более крупной планеты , которая когда-то занимала область Марс-Юпитер, причем эта планета пережила внутренний взрыв или столкновение с кометой много миллионов лет назад, в то время как Одесский астроном К. Н. Савченко предположил, что Церера, Паллада, Юнона и Веста были уцелевшими спутниками, а не осколками взорвавшейся планеты. Большое количество энергии, необходимое для разрушения планеты, в сочетании с низкой совокупной массой пояса, составляющей всего около 4% массы земной Луны, не подтверждают эти гипотезы. Кроме того, значительные химические различия между астероидами трудно объяснить, если они происходят с одной и той же планеты.

Гипотеза образования пояса астероидов связана с тем, как в целом для Солнечной системы считается, что формирование планет произошло посредством процесса, сравнимого с давней гипотезой о небулярности; облако межзвездной пыли и газа разрушилось под действием гравитации, образовав вращающийся диск из материала, который затем сконденсировался, сформировав Солнце и планеты. В течение первых нескольких миллионов лет истории Солнечной системы процесс аккреции липких столкновений вызывал слипание мелких частиц, которые постепенно увеличивались в размерах. Как только сгустки достигают достаточной массы, они могут притягиваться к другим телам за счет гравитационного притяжения и превращаться в планетезимали. Эта гравитационная аккреция привела к образованию планет.

Планетозимали в регионе, который должен был стать поясом астероидов, были слишком сильно возмущены гравитацией Юпитера, чтобы сформировать планету. Вместо этого они продолжали вращаться вокруг Солнца, как и раньше, время от времени сталкиваясь. В регионах, где средняя скорость столкновений была слишком высока, разрушение планетезималей имело тенденцию преобладать над аккрецией, предотвращая образование тел размером с планету. Орбитальные резонансы возникали, когда период обращения объекта в поясе составлял целую долю периода обращения Юпитера, переводя объект на другую орбиту; область, лежащая между орбитами Марса и Юпитера, содержит много таких орбитальных резонансов. Поскольку Юпитер мигрировал внутрь после своего образования, эти резонансы должны были пройти через пояс астероидов, динамически возбуждая население региона и увеличивая их скорости относительно друг друга.

В начале истории Солнечной системы астероиды до некоторой степени расплавлялись, что позволяло элементам внутри них частично или полностью различаться по массе. Некоторые из тел-прародителей, возможно, даже претерпели периоды эксплозивного вулканизма и образовали океаны магмы . Однако из-за относительно небольшого размера тел период таяния был обязательно коротким (по сравнению с гораздо более крупными планетами) и обычно заканчивался около 4,5 миллиардов лет назад, в первые десятки миллионов лет образования. В августе 2007 года исследование кристаллов циркона в антарктическом метеорите, который, как считается, произошел из Весты, показало, что он и, соответственно, остальная часть пояса астероидов сформировались довольно быстро, в течение 10 миллионов лет после образования Солнечной системы.

Эволюция

Астероиды не являются образцами изначальной Солнечной системы. С момента своего образования они претерпели значительную эволюцию, включая внутренний нагрев (в первые несколько десятков миллионов лет), плавление поверхности в результате ударов, космическое выветривание из-за радиации и бомбардировки микрометеоритами . Хотя некоторые ученые называют астероиды остаточными планетезималями, другие ученые считают их отдельными.

Считается, что нынешний пояс астероидов содержит лишь небольшую часть массы первичного пояса. Компьютерное моделирование предполагает, что первоначальный пояс астероидов мог иметь массу, эквивалентную массе Земли. В первую очередь из-за гравитационных возмущений большая часть материала была выброшена из пояса в течение примерно 1 миллиона лет после образования, оставив после себя менее 0,1% исходной массы. С момента их образования распределение пояса астероидов по размерам оставалось относительно стабильным; значительного увеличения или уменьшения типичных размеров астероидов главного пояса не произошло.

Орбитальный резонанс 4:1 с Юпитером в радиусе 2,06  астрономических единиц (а.е.) можно считать внутренней границей пояса астероидов. Возмущения Юпитера отбрасывают блуждающие там тела на неустойчивые орбиты. Большинство тел, образовавшихся в радиусе этого промежутка, были унесены Марсом (у которого афелий находится на расстоянии 1,67 а.е.) или выброшены его гравитационными возмущениями в ранней истории Солнечной системы. Астероиды Венгрии лежат ближе к Солнцу, чем резонанс 4:1, но защищены от разрушения своим большим наклонением.

Когда пояс астероидов впервые образовался, температуры на расстоянии 2,7 а.е. от Солнца образовали « линию снега » ниже точки замерзания воды. Планетезимали, образовавшиеся за пределами этого радиуса, были способны накапливать лед. В 2006 году в поясе астероидов за линией снега была обнаружена популяция комет , которые, возможно, служили источником воды для земных океанов. Согласно некоторым моделям, выделение воды из воды в период формирования Земли было недостаточным для образования океанов, что требовало внешнего источника, такого как кометная бомбардировка.

Внешний пояс астероидов, по-видимому, включает в себя несколько объектов, которые могли прибыть туда за последние несколько сотен лет, список включает (457175) 2008 GO 98 , также известный как 362P.

Характеристики

951 Гаспра , первый астероид, полученный космическим аппаратом во время пролета Галилео в 1991 году; цвета преувеличены
Фрагмент метеорита Альенде , углеродистого хондрита, упавшего на Землю в Мексике в 1969 году.

Вопреки распространенному мнению, пояс астероидов в основном пуст. Астероиды разбросаны по такому большому объему, что добраться до астероида без тщательного прицеливания было бы маловероятно. Тем не менее, в настоящее время известны сотни тысяч астероидов, а общее число колеблется в миллионах и более, в зависимости от меньшего порога размера. Известно более 200 астероидов размером более 100 км, а исследование в инфракрасном диапазоне длин волн показало, что в поясе астероидов насчитывается от 700 000 до 1,7 миллиона астероидов диаметром от 1 км и более. Абсолютная величина большинства известных астероидов составляет от 11 до 19, а медиана составляет около 16.

Общая масса пояса астероидов оценивается в2,39 × 10 21 кг, что составляет всего 3% массы Луны. Четыре крупнейших объекта, Церера, Веста, Паллада и Гигиея, составляют примерно 62% от общей массы пояса, при этом 39% приходится на одну Цереру.

Сочинение

Текущий пояс состоит в основном из трех категорий астероидов: С-типа или углеродистых астероидов, S-типа или силикатных астероидов и М-типа или металлических астероидов.

Углеродные астероиды , как следует из их названия, богаты углеродом. Они доминируют во внешних регионах пояса астероидов. Вместе они составляют более 75% видимых астероидов. Они имеют более красный оттенок, чем другие астероиды, и имеют очень низкое альбедо . Состав их поверхности подобен углеродистым хондритовым метеоритам . В химическом отношении их спектры соответствуют первичному составу ранней Солнечной системы, за исключением более легких элементов и летучих веществ .

Астероиды S-типа ( богатые силикатом ) чаще встречаются во внутренней области пояса, в пределах 2,5 а.е. от Солнца. Спектры их поверхностей показывают присутствие силикатов и некоторого количества металлов, но не значительные углеродистые соединения. Это указывает на то, что их материалы были значительно изменены по сравнению с их первоначальным составом, вероятно, в результате плавления и преобразования. Они имеют относительно высокое альбедо и составляют около 17% от общей популяции астероидов.

Астероиды М-типа (богатые металлами) составляют около 10% от общей популяции; их спектры напоминают железо-никелевые. Считается, что некоторые из них образовались из металлических ядер дифференцированных тел-предшественников, которые были разрушены в результате столкновения. Однако некоторые силикатные соединения также могут иметь подобный внешний вид. Например, большой астероид М-типа 22 Каллиопа , по- видимому, не состоит в основном из металла. В пределах пояса астероидов распределение количества астероидов М-типа достигает пика на большой полуоси около 2,7 а.е. Пока неясно, все ли М-типы сходны по составу, или это ярлык для нескольких разновидностей, которые не вписываются четко в основные классы С и S.

Хаббл видит необычный многохвостый астероид P/2013 P5 .

Одной из загадок пояса астероидов является относительная редкость астероидов V-типа (вестоид) или базальтовых астероидов. Теории образования астероидов предсказывают, что объекты размером с Весту или больше должны образовывать корки и мантии, которые будут состоять в основном из базальтовых пород, в результате чего более половины всех астероидов состоят либо из базальта, либо из оливина . Наблюдения, однако, показывают, что 99% предсказанного базальтового материала отсутствует. До 2001 года считалось, что большинство базальтовых тел, обнаруженных в поясе астероидов, произошли от астероида Веста (отсюда и их название V-типа), но открытие астероида 1459 Магния показало, что химический состав немного отличается от других базальтовых астероидов, обнаруженных до этого. , предполагая другое происхождение. Эта гипотеза была подкреплена дальнейшим открытием в 2007 году двух астероидов во внешнем поясе, 7472 Кумакири и (10537) 1991 RY 16 , с разным базальтовым составом, который не мог произойти из Весты. Последние два являются единственными астероидами V-типа, обнаруженными на сегодняшний день во внешнем поясе.

Температура пояса астероидов меняется в зависимости от расстояния от Солнца. Для частиц пыли внутри пояса типичные температуры колеблются от 200 К (-73 ° C) на 2,2 а.е. до 165 К (-108 ° C) на 3,2 а.е. Однако из-за вращения температура поверхности астероида может значительно меняться, поскольку стороны попеременно подвергаются воздействию солнечного излучения, а затем звездного фона.

Кометы главного пояса

Несколько ничем не примечательных тел во внешнем поясе проявляют кометную активность. Поскольку их орбиты нельзя объяснить с помощью захвата классических комет, многие из внешних астероидов считаются ледяными, причем лед иногда подвергается сублимации в результате небольших столкновений. Кометы главного пояса могли быть основным источником земных океанов, потому что соотношение дейтерия и водорода слишком низкое, чтобы классические кометы были основным источником.

Орбиты

Пояс астероидов (с эксцентриситетами) с поясом астероидов, выделенным красным и синим цветом (область ядра выделена красным)

Большинство астероидов в поясе астероидов имеют эксцентриситет орбиты менее 0,4 и наклонение менее 30 °. Орбитальное распределение астероидов достигает максимума при эксцентриситете около 0,07 и наклонении менее 4°. Таким образом, хотя типичный астероид имеет относительно круговую орбиту и находится вблизи плоскости эклиптики , орбиты некоторых астероидов могут быть сильно эксцентричными или выходить далеко за пределы плоскости эклиптики.

Иногда термин «главный пояс» используется для обозначения только более компактной области «ядра», где обнаруживается наибольшая концентрация тел. Это находится между сильными промежутками Кирквуда 4: 1 и 2: 1 на 2,06 и 3,27 а.е., а также при эксцентриситете орбиты менее примерно 0,33, а также при наклонении орбиты ниже примерно 20 °. По состоянию на 2006 год в этом «ядерном» регионе находилось 93% всех открытых и пронумерованных малых планет Солнечной системы. База данных малых тел JPL содержит более 1 миллиона известных астероидов главного пояса.

Пробелы Кирквуда

Количество астероидов в поясе астероидов в зависимости от их большой полуоси : пунктирные линии указывают на щели Кирквуда , где орбитальные резонансы с Юпитером дестабилизируют орбиты. Цвет дает возможное разделение на три зоны:
  Зона I: внутренний основной пояс ( а < 2,5 а.е. )
  Зона II: средний основной пояс ( 2,5 а.е. < а < 2,82 а.е. )
  Зона III: внешний главный пояс ( а > 2,82 а.е. )

Большая полуось астероида используется для описания размеров его орбиты вокруг Солнца, а ее значение определяет период обращения малой планеты . В 1866 году Дэниел Кирквуд сообщил об открытии пробелов в расстояниях орбит этих тел от Солнца. Они располагались в местах, где период их обращения вокруг Солнца составлял целую долю периода обращения Юпитера. Кирквуд предположил, что гравитационные возмущения планеты привели к удалению астероидов с этих орбит.

Когда средний период обращения астероида составляет целую долю периода обращения Юпитера, создается резонанс среднего движения с газовым гигантом, которого достаточно, чтобы вывести астероид на новые элементы орбиты . Астероиды, которые оказались на орбитах разрыва (либо изначально из-за миграции орбиты Юпитера, либо из-за предшествующих возмущений или столкновений), постепенно выталкиваются на другие случайные орбиты с большей или меньшей большой полуосью.

Столкновения

Зодиакальный свет , незначительная часть которого создается пылью от столкновений в поясе астероидов

Высокая численность населения пояса астероидов создает очень активную среду, где столкновения между астероидами происходят часто (в масштабах астрономического времени). Ожидается, что столкновения между телами главного пояса со средним радиусом 10 км будут происходить примерно раз в 10 миллионов лет. Столкновение может раздробить астероид на множество более мелких частей (что приведет к образованию нового семейства астероидов ). И наоборот, столкновения, которые происходят на низких относительных скоростях, также могут соединить два астероида. После более чем 4 миллиардов лет таких процессов члены пояса астероидов теперь мало похожи на первоначальное население.

Наряду с астероидными телами пояс астероидов также содержит полосы пыли с радиусом частиц до нескольких сотен микрометров . Этот тонкий материал образуется, по крайней мере частично, в результате столкновений между астероидами и в результате ударов микрометеоритов об астероиды. Из-за эффекта Пойнтинга-Робертсона давление солнечного излучения заставляет эту пыль медленно двигаться по спирали внутрь к Солнцу.

Комбинация этой мелкой астероидной пыли, а также выброшенного кометного материала создает зодиакальный свет . Это слабое полярное сияние можно наблюдать ночью, простирающееся от направления Солнца вдоль плоскости эклиптики . Частицы астероидов, излучающие видимый зодиакальный свет, в среднем имеют радиус около 40 мкм. Типичное время жизни частиц зодиакального облака главного пояса составляет около 700 000 лет. Таким образом, для поддержания пылевых полос в поясе астероидов должны постоянно образовываться новые частицы. Когда-то считалось, что столкновения астероидов составляют основной компонент зодиакального света. Однако компьютерное моделирование, проведенное Несворным и его коллегами, приписало 85 процентов пыли зодиакального света фрагментации комет семейства Юпитера, а не кометам и столкновениям между астероидами в поясе астероидов. Не более 10 процентов пыли приходится на пояс астероидов.

Метеориты

Некоторые обломки от столкновений могут образовывать метеороиды , которые входят в атмосферу Земли. Считается, что из 50 000 метеоритов , обнаруженных на Земле на сегодняшний день, 99,8% произошли из пояса астероидов.

Семьи и группы

Этот график зависимости наклонения орбиты ( ip ) от эксцентриситета ( ep ) для пронумерованных астероидов главного пояса ясно показывает скопления, представляющие семейства астероидов.
Обзор астероидов Внутренней Солнечной системы до системы Юпитера .
Линейный обзор внутренних тел Солнечной системы.

В 1918 году японский астроном Киётсугу Хираяма заметил, что орбиты некоторых астероидов имеют схожие параметры, образуя семейства или группы.

Примерно треть астероидов в поясе астероидов являются членами семейства астероидов. Они имеют сходные элементы орбиты, такие как большая полуось, эксцентриситет и наклонение орбиты, а также сходные спектральные характеристики, которые указывают на общее происхождение при распаде более крупного тела. Графические изображения этих элементов для членов пояса астероидов показывают концентрации, указывающие на присутствие семейства астероидов. Существует от 20 до 30 ассоциаций, которые почти наверняка являются семействами астероидов. Были обнаружены дополнительные группы, которые менее надежны. Семейства астероидов могут быть подтверждены, когда члены демонстрируют спектральные особенности. Меньшие ассоциации астероидов называются группами или скоплениями.

Некоторые из наиболее известных семейств в поясе астероидов (в порядке увеличения большой полуоси) — это семейства Флора , Эвнома , Коронис , Эос и Фемида . Семейство Флора, одно из крупнейших, насчитывающее более 800 известных членов, возможно, образовалось в результате столкновения менее 1 миллиарда лет назад. Самый большой астероид, который может быть настоящим членом семьи (в отличие от нарушителей в случае Цереры с семьей Гефион ), - это 4 Веста. Считается, что семейство Веста образовалось в результате удара, образовавшего кратер , на Весте. Точно так же метеориты HED также могли возникнуть из Весты в результате этого столкновения.

В поясе астероидов были обнаружены три заметные полосы пыли. У них такое же наклонение орбиты, как у семейств астероидов Эос, Коронис и Фемида, и поэтому, возможно, они связаны с этими группами.

На эволюцию главного пояса после поздней тяжелой бомбардировки, весьма вероятно, повлияли проходы крупных кентавров и транснептуновых объектов (ТНО). Кентавры и ТНО, достигшие внутренней части Солнечной системы, могут изменять орбиты астероидов главного пояса, но только если их масса порядка10 −9  M при одиночных сближениях или на порядок меньше при многократных близких сближениях. Однако маловероятно, что кентавры и TNO значительно рассеяли молодые семейства астероидов в главном поясе, но они могли нарушить некоторые старые семейства астероидов. Современные астероиды главного пояса, возникшие как кентавры или транснептуновые объекты, могут находиться во внешнем поясе с коротким сроком жизни менее 4 миллионов лет, скорее всего, между 2,8 и 3,2 а.е. при больших эксцентриситетах, чем типичные для астероидов главного пояса.

Периферия

Огибая внутренний край пояса (в диапазоне от 1,78 до 2,0 а.е., со средней большой полуосью 1,9 а.е.), находится семейство малых планет Венгрия . Они названы в честь главного члена, 434 Hungaria ; группа содержит не менее 52 названных астероидов. Группа Венгрия отделена от основного тела промежутком Кирквуда 4: 1, и их орбиты имеют большое наклонение. Некоторые члены принадлежат к категории астероидов, пересекающих Марс, и гравитационные возмущения Марса, вероятно, являются фактором сокращения общей численности населения этой группы.

Другая группа с высоким наклонением во внутренней части пояса астероидов — это семейство Фокеи . Они состоят в основном из астероидов S-типа, тогда как соседнее семейство Венгрия включает несколько астероидов E-типа . Семейство Phocaea находится на расстоянии от 2,25 до 2,5 астрономических единиц от Солнца.

Огибая внешний край пояса астероидов, находится группа Кибела , вращающаяся на расстоянии от 3,3 до 3,5 астрономических единиц. Они имеют орбитальный резонанс 7:4 с Юпитером. Семейство Хильда находится на орбите между 3,5 и 4,2 а.е., имеет относительно круговые орбиты и стабильный орбитальный резонанс 3: 2 с Юпитером. За пределами 4,2 а.е. до орбиты Юпитера есть несколько астероидов. Здесь можно найти два семейства троянских астероидов , которых, по крайней мере, для объектов размером более 1 км примерно столько же, сколько астероидов пояса астероидов.

Новые семьи

Некоторые семейства астероидов образовались недавно, по астрономическим меркам. Скопление Карин , по- видимому, образовалось около 5,7 миллиона лет назад в результате столкновения с астероидом-прародителем радиусом 33 км. Семья Веритас образовалась около 8,3 миллиона лет назад; доказательства включают межпланетную пыль, извлеченную из океанских отложений .

Совсем недавно скопление дурмана , по- видимому, образовалось около 530 000 лет назад в результате столкновения с астероидом главного пояса. Оценка возраста основана на вероятности того, что участники имеют свои текущие орбиты, а не на каких-либо физических доказательствах. Однако это скопление могло быть источником некоторого материала зодиакальной пыли. Другие недавние кластерные образования, такие как кластер Яннини ( около  1–5  миллионов лет назад), могли быть дополнительными источниками этой астероидной пыли.

Исследование

Художественный концепт космического корабля Dawn с Вестой и Церерой

Первым космическим кораблем, пересекшим пояс астероидов, был « Пионер-10 », который вошел в этот регион 16 июля 1972 года. 12 космических аппаратов без происшествий. « Пионер-11 », « Вояджеры-1 и 2 » и « Улисс » прошли через пояс, не зафиксировав ни одного астероида. Galileo сфотографировал 951 Gaspra в 1991 г. и 243 Ida в 1993 г., NEAR сфотографировал 253 Mathilde в 1997 г. и приземлился на 433 Eros в феврале 2001 г., Cassini сфотографировал 2685 Masursky в 2000 г., Stardust сфотографировал 5535 Annefrank в 2002 г., New Horizons сфотографировал 132524 APL , etta 2006 г. на изображениях 2867 Штейнов в сентябре 2008 г. и 21 Лютеции в июле 2010 г., а Рассвет вращался вокруг Весты в период с июля 2011 г. по сентябрь 2012 г. и вращался вокруг Цереры с марта 2015 г. На пути к Юпитеру Юнона пересекла пояс астероидов, не собирая научных данных. Из-за низкой плотности материалов внутри пояса вероятность того, что зонд столкнется с астероидом, теперь оценивается менее чем 1 к 1 миллиарду.

Большинство астероидов пояса, полученных на сегодняшний день, были получены в результате коротких пролётов зондов, направлявшихся к другим целям. Только миссии Dawn , NEAR Shoemaker и Hayabusa изучали астероиды в течение длительного периода времени на орбите и на поверхности.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

Прослушать эту статью ( 35 минут )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 30 марта 2012 г. и не отражает последующих правок. ( 2012-03-30 )