Asteroidit

Tammikuun 1. päivänä 1801, Giuseppe Piazzi löysi kohteen, jonka hän luuli ensin olevan uusi komeetta. Mutta kun sen rata tuli paremmin lasketuksi oli selvää ettei se ollut komeetta vaan pikemminkin kuin pieni planeetta. Piazzi antoi sille nimen Ceres, after the Sicilian goddess of grain. Kolme muuta pientä kappaletta löydettiin muutaman seuraavan vuoden aikana (Pallas, Vesta ja Juno). 19-vuosisadan lopussa niitä oli jo useita satoja.

Asteroidit eli pikkuplaneetat tai planetoidit liikkuvat pääasiassa Marsin ja Jupiterin ratojen väliin jäävällä asteroidivyöhykkeellä noin 2 - 4 AU:n etäisyydellä Auringosta, joskin näiden lisäksi on huomattava määrä sekä läheisempiä että kaukaisempia asteroideja. Kaukaisimmat tunnetut pikkuplaneetat ovat Pluton radan takana ns. Kuiperin vyöhykkeellä.

Asteroideja on löydetty noin 30 000. Vuosittain löydetään useita satoja uusia asteroideja. Luultavasti niitä on vielä satoja tuhansia lisää, jotka ovat kuitenkin liian pieniä nähtäväksi Maan päältä. Suurimmista (>100 km) asteroideista tunnetaan 99%, halkaisijaltaan yli 200 km on 26. Asteroidien kokonaismassa on Kuun massaa pienempi.

Monet planeettojen kuut saattavat pikemminkin olla planeetan sieppaamia asteroideja kuin aitoja kuita. Tällaisia ovat luultavasti Marsin Phobos ja Deimos, Jupiterin ja Saturnuksen uloimmat kuut ja sekä hiljattain löydetyt Uranuksen ja Neptunuksen kuut.

Myös Maalla on ajoittain väliaikaisia "kuita" kun joku ohikulkeva asteroidi jää hetkiseksi vuorovaikutussuhteeseen Maan gravitaatiokentän kanssa. Tunnetuin tällainen asteroidi lienee asteroidi 3753 (1986 TO), jolla on monimutkainen kiertoratasuhde Maan kanssa; se ei silti ole oikeastaan kuu vaan siitä käytetään mieluummin termiä "kumppani". Se on hieman samanlaisessa asemassa kuin Saturnuksen kuut Janus ja Epimetheus.

Seuraavassa luettelossa on esitelty joitakin numeroituja asteroideja nimineen, etäisyys- ja kokotietoineen, löytäjineen ja löytövuosineen (etäisyys tarkoittaa keskietäisyyttä Auringosta tuhansina kilometreinä; massat kilogrammoina):

Pikkuplaneetat eivät ole jakaantuneet tasaisesti asteroidivyöhykkeelle, vaan ne näyttävät karttavan tiettyjä alueita. Näitä kutsutaan löytäjänsä mukaan Kirkwoodin aukoiksi, ja ne osuvat kohtiin, joissa asteroidin ja Jupiterin kiertoaikojen suhde on yksinkertainen murtoluku. Kun pikkuplaneetan kiertoaika on resonanssissa Jupiterin kiertoajan kanssa, on pienilläkin häiriöillä taipumus kasvaa voimakkaasti ja muuttaa asteroidin rataa.

Joskus radat kuitenkin lukkiutuvat juuri resonanssiin kuten on käynyt esimerkiksi troijalaisille asteroideille (nimetty Troijan sodan sankareiden mukaan), jotka ovat likimain samalla radalla Jupiterin kanssa keskimäärin 60 astetta edellä tai jäljessä planeettaa. Nämä Lagrangen pisteiksi kutsutut radan kohdat ovat rajoitetun kolmen kappaleen probleeman erikoispisteitä, joissa pienimassainen kappale voi pysytellä paikallaan kahden massiivisen kappaleen suhteen, tässä tapauksessa Auringon ja Jupiterin suhteen. Järjestelmä on häiriöiden suhteen stabiili. Asteroidit voivat heilahdella tasapainoaseman ympärillä, mutta eivät pääse pakenemaan siitä. Joitain pieniä asteroideja saattaa olla myös Venuksen ja Maan Lagrangen pisteissä, joita on myöskin kutsuttu Troijalaisiksi; 5261 Eureka on "Marsin Troijalainen".

Asteroidi 1999 AN10, Palomar Digital Sky Survey:n kuvassa tammikuun 26. 1955. Himmeä viiva on asteroidin jättämä jälki. Kuvan kontrastia on paranneltu.

Asteroidivyöhykkeen asteroidien lisäksi toisen huomattavan ryhmän muodostavat Maan läheiset asteroidit (NEA - Near Earth Asteroids), jotka tulevat lähelle Maata. Ne jakautuvat kolmeen ryhmään:

• Apollo-asteroidit, jotka tulevat perihelissään Maan radan sisäpuolelle. Juuri Apollo-asteroideihin kuuluvia kappaleita törmää silloin tällöin myös Maahan.
• Amor-asteroidit, jotka tulevat perihelissään Maan ja Marsin ratojen väliin. Tunnetuin tähän ryhmään kuuluvista asteroideista on 433 Eros.
• Ateenalaiset: isoakselin puolikas on alle 1.0 AU ja apheli etäisyydet (radan etäisin piste Auringosta) yli 0.983 AU.

Kolmas suuri ryhmä ovat kaukaiset pikkuplaneetat. Ensimmäinen tähän joukkoon kuuluva asteroidi 2060 Chiron löydettiin vasta vuonna 1977, joka tosin myöhemmin on luokiteltu komeetaksi. Chironin apheli on lähellä Uranuksen rataa ja perihelissään se tulee hieman Saturnuksen radan sisäpuolelle. 5335 Damoclesin rata ulottuu Marsin läheisyydestä Uranuksen toiselle puolelle, 5145 Pholuksen Saturnuksesta Neptunuksen ohi. Kaikkiaan näitä pikkuplaneettoja tunnetaan tällä hetkellä parikymmentä.

NEAR avaruusluotain lensi pikkuplaneetta 253 Mathilden ohi (vasemmalla) 27. heinäkuuta 1997 matkallaan kohti pikkuplaneetta 433 Erosta.

Pikkuplaneetat eivät liene koskaan olleet yhtä suurta kappaletta, vaan ne ovat syntyneet prosessissa, jossa materia on kasaantunut isommiksi kappaleiksi ja nämä edelleen pilkkoutuneet pienemmiksi keskinäisten törmäysten vaikutuksesta.

Kuiperin vyöhykkeen kohteita

2001 KX76

02.07.2001 saakka Aurinkokunnan suurimman asteroidin titteliä piti hallussaan Ceres, jolloin Cerro Tolon Observatoriossa työskentelevät James T. Elliot ja Lawrence H. Wasserman löysivät uuden Kuiperin vyöhykkeeltä uuden pikkuplaneetan 2001 KX76. 2001 KX76:n halkaisijan arvioidaan olevan 1200 km, joten se on huomattavasti suurempi kuin Ceres (950 km) ja jopa hieman Pluton kuuta Charonia suurempi.

2001 KX76 on Aurinkokunnan pikkuplaneetta numero 28 978. Se tultaneen nimeämään jonkin mytologiasta löytyvän nimen mukaan.

Asteroidi 2001 KX76:n löytymisen myötä Pluton asema planeettana käy jälleen yhä tiukemmaksi. Pluton koko on 2300 km ja on mahdollista, että Kuiperin vyöhykkeeltä tullaan löytämään suurempiakin kappaleita.

Myöskin 2001 KX76:n rata on hyvin samankaltainen kuin Plutolla. Pluton etäisyys Auringosta on 39.7AU ja 2001 KX76:n 43AU. 2001 KX76:n ratataso on kallellaan 20° maanratatasoon nähden ja Pluton vastaavasti 17°.

2002 LM60 (Quaoar)

Kesäkuussa 2002 Chad Trujillo ja Mike Brown Caltechista (Pasadena) löysivät uuden Kuiperin vyöhykkeen kohteen 2002 LM60, joka tunnetaan myös nimellä Quaoar. Se on tällä hetkellä (16.10.2002) suurin tunnettu Kuiperin vyöhykkeen kohde, sen läpimitta on noin puolet Pluton läpimitasta eli 1250 km.

Näin suuria kohteita ei Aurinkokunnastamme ole löydetty sitten Pluton löytymisen 1930 (ja Pluton kuun Charonin 1978). Se on siis suuri, mikäli otettaisiin muut 50 000 tunnettua asteroidia ja laitettaisiin ne yhteen kasaan, niillä voisi olla sama tilavuus kuin Quaoar'illa.

Quaoar'in etäisyys Auringosta on noin 42AU (mikä on 1.6 miljardia kilometriä kauempana kuin Pluto) eli se on paljon kauempana kuin Pluto ja Neptunus, joiden etäisyys on suunnilleen 30AU. Eli Quaoar on noin 6 miljardin kilometrin etäisyydellä meistä. Kävelynopeudella kestäisi 100 000 vuotta matkata sinne ja avaruussukkulaltakin menisi 25 vuotta sillä nopeudella, jolla se matkaa maapallon kiertoradalla. Valonnopeudella matka vie 5 tuntia.

Quaoar on lähes pyöreällä radalla. Sen eksentrisyys on alle 0.04, mikä tarkoittaa, että sen etäisyys Auringosta vaihtelee ainoastaan 8% yhden kierroksen aikana (mihin kuluu 285 Maan vuotta). Kiertorata on siis hyvin erilainen kuin Plutolla, jonka radan eksentrisyys on suunnilleen 6 kertaa suurempi.Quaoar'in radan inklinaatio (eli poikkeama Aurinkokunnan muiden planeettojen ratatasosta) on noin 8 astetta.

Vaikka Quaoar'in koko on puolet Plutosta, sitä ei voi kuitenkaan sanoa planeetaksi. On olemassa muitakin isoja kohteita, kuten Varuna (läpimitta 900 km) ja 2002 AW197 (myöskin läpimitaltaan 900 km), jotka ovat Kuiperin vyöhykkeen suurimpia kohteita, eikä niitäkään kutsuta planeetoiksi.

Uskotaan, että seuraavien muutaman vuoden aikana Kuiperin vyöhykkeeltä tullaan löytämään vastaavia isoja kappaleita ehkä jopa kymmenkunta, mahdollisesti jopa pari "super-Plutoa".

Asteroidi-tyypit

Asteroidit luokitellaan muutamaan spektrin (joka ilmaisee kemiallisen koostumuksen) ja albedon mukaiseen tyyppiin:

• C-tyyppi: tämä joukko sisältää 75% tunnetuista asteroideista; ne ovat erittäin tummia (albedo 0,03), runsaasti hiiltä sisältäviä kappaleita. Koostumukseltaan ne muistuttavat kivimeteoriitteja. C-asteroidit lienevät kaikkein alkuperäisintä ainetta, joka ei ole käynyt läpi differentioitumisprosessia. Hubble avaruusteleskooppi on hiljattain kuvanut 4 Vestaa, joka kuvista päätellen on differentoitunut kerroksiin. Tämä vaatii jonkin sisäisen lämmönlähteen pitkäikäisten radioisotooppien lisäksi, sillä ne eivät yksin pysty sulattamaan noin pientä kappaletta. Vestassa on jättiläismäinen iskeymäallas, joka on paljastanut vaipan pintakuoren alta.
• S-asteroideja on 17%; ne ovat suhteellisen kirkkaita (albedo 0,1-0,22) ja muistuttavat kivi-rauta-meteoriitteja. Niiden koostumuksesta huomattava osa on erilaisia silikaatteja, mm. oliviinia, joskin seassa voi olla metallista rautaa tai nikkeliä.
• M-asteroideja on pääosa lopuista pikkuplaneetoista; ne ovat myös verrattain kirkkaita (albedo 0,1-0,18). Ne muodostuvat nikkelistä ja raudasta.

Taivaankappaleet