Potraga 

Krajem XVIII veka astronomi su dosli do zakljucka da izmedju Marsa i Jupitera mora da se krije jos jedna, do tada nepoznata, planeta.

Ideja o novoj planeti se zasnivala na tzv. Bodeovom zakonu o razdaljinama planeta u Suncevom sistemu. Radi se zapravo o matematickoj formuli koju je 1766. postavio nemacki astronom Johan Ticius (Johann D. Titius) ali ju je popularizovao takodje nemacki astronom Johan Bode (Johann Bode) pa je ona uglavnom poznata kao Bodeov zakon (Bode`s law).

Formula se objasnjava ovako: uzmete brojeve 0, 3, 6, 12 itd. svaki sledeci je duplo veci od prethodnog. Onda svakom tom broju dodate broj 4 pa dobijete nove brojeve 4, 7, 10, 16 itd. Zatim svakom tom broju pridruzite jenu planetu po rastucem redosledu pocevsi od Merkura. I tada ti brojevi predstavljaju relativne razdaljine planeta u Suncevom sistmeu.

Planeta Razdaljina po Bodeu   Prava razdaljina Merkur 4   3,9 Venera 7   7,2 Zemlja 10   10 Mars 16   15,2 -- 28   -- Jupiter 52   52,0 Saturn 100   95,4 Uran 196   191,8 Neptun -   300,7 Pluton 388   394,6

Iako formula podseca na neki alhemijski recept ona se pokazala prilicno tacna. Istina u nju se ne uklapaju razdaljine Neptuna i Plutona, ali te planete ionako tada jos nisu bile poznate.

Ono sto pada u oci u ovoj formuli jeste razdaljina 28 izmedju Marsa i Jupitera. Sve ostalo se lepo uklapa i astronomi, koji nikad nisu sumnjali u postojanje jasnog poretka u kosmosu, poverovali su da izmedju Marsa i Jupitera zaista mora postojati jos jedna planeta.

Nebeska Policija   

U Lilientalu, kraj Bremena, 21. septembra 1800. nekoliko astronoma na glasu odlucilo je da osnuju udruzenje astronoma sa zadatkom da se pretrazi prostor izmedju Marsa i Jupitera kako bi se nasla nova planeta. Za predsednika je bio izabran J. Hieronimus Sreter (J. N. Schröter), pravnik i ljubitelj astronomije. A sekretar udruzenja postao je F. K. Cah (F. X. de Zach). Odluceno je da se nebo podeli na sektore i svaki clan je imao da izradi kartu sazvezdja na svom delu neba. Udruzenje je postalo poznato pod imenom "Nebeska policija". Cak je za buducu planetu bilo rezervisano ime Faetont (nesrecni sin boga Helija).

Medjutim, nebeski policajci jed nostavno nisu imali srece. Prvog januara 1801. bas na predvidjenoj razdaljini od Sunca (27,7), Djuzepe Pjaci (Giuseppe Piazzi, 1746-1826) koji nije bio clan Policijie pronasao je novo nebesko telo, osme  prividne velicine. Pjaci mu je dao ime Ceres po rimskoj boginji plodnosti i braka, zastitnici Sicilije.

Narednih godina pronadjeno je jos nekoliko tela: 2 Pallas (1802), 3 Juno (1804), 4 Vesta (1807) itd. Ali ispostavilo se da nijedno to telo ipak nije dovoljno veliko za planetu kakva se zapravo ocekivala. To sto je pronadjeno bila je samo velika gomila kamenja koja luta izmednju Marsa i Jupitera.

Po svemu mogle su to biti i planete, po svemu sem po velicini. Zato su nazvane male planete, planetoidi i asteroidi jer podsecaju i na zvezde.

Osnovno o asteroidima

Asteroidi su cvrsta, stenovita tela koja kruze oko Sunca poput velikih planeta. Zbog malog precnika zovu se jos i male planete ili planetoidi

Obelezavanje 

Od 50.201 uocenih i osmatranih asteroida danas je 10.666 numerisano (podaci iz maja 1999.). Svake godine otkrije se na desetine hiljada novih asteroida. U tom poslu cesto su uspesni astronomi amateri, Japanci pre svih.

Novi asteroid dobija svoj redni broj i ime (pravo da bira ime pripada astronomu koji je  pronasao asteroid). Tako su nastali nazivi asteroida: 1 Ceres, 2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta itd.

Ali pre no sto asteroid dobije svoj broj i ime potrebno je da se utvrde njegovi orbitalni elementi, kako se asteroid ne bi izgubio (desavalo se). Ime novog asteroida odobrava Medjunarodna astronomska unija (International Astronomical Union).

Broj i velicina  

Racuna se da asteroida velicine 1 km u precniku ima vise stotina hiljada, mozda i citav milion, ali ih je svega oko 250 sa precnikom od preko 100 km, odnosno oko 26 ciji je precnik iznad 200 km.

Oblik

Veliki asteroidi su ugalvnom sfernog oblika. Ovakav oblik posledica je relativno velike mase tih asteroida, jer je u procesu formiranja njihova gravitacija bila dovoljno snazna da ih oblikuje u kuglu. Manji asteroidi pak imaju najrazlicitije nepravilne oblike poput kamenja koje nalazimo u prirodi. Asteroidi su isuvise sitni da bi se sa zemlje mogli detaljno sagledati te se o obliku nekog asteroida sudi po promeni njegovog sjaja.

Rotacija

Brze promene sjaja nekog asteroida govore o njegovom nepravilnom obliku. Razumljivo je da telo loptastog oblika reflektuje jednu istu kolicinu svetlosti, ako se izuzme to sto za posmatraca sa Zemlje nebeska tela koja kruze oko Sunca ulaze u svoje faze. Posmatranjem ovih kratkoperiodicnih promena sjaja, posto se one ponavaljaju u jednakim ciklusima, moze se odrediti i brzina rotacije asteroida.

Asteroid sa najkraćom rotacijom je 1566 Icarus. On se oko svoje ose obrne za 2 sata i 16 minuta. Zatim sledi 321 Florentina ciji "dan" traje 2 časa i 52 minuta. Najsporiji je 280 Glauke. Njemu treba 1500 sati za jedan okret.

Do sada je izmereno vreme rotiranja za oko 500 asteroida sto je dovoljno za neku statistiku. Dakle, asteroidi se jednom obrnu oko svoje ose u periodu od dva i po casa do 48 dana. Medjutim kod vecine je ovaj raspon ipak kraci te oko 80% od svih posmatranih asteroida ima rotaciju izmedju cetiri i dvadeset sati, s tim sto to u proseku iznosi oko 10 sati. Veci asteroidi su nesto brzi pa tako oni ciji precnik prelazi 150 km naprave svoj ples za oko 7 sati. Veliki asteroidi su u stanju da ocuvaju brzinu svoje rotacije i nakon manjih sudara (sudari su cesti u svetu malih planeta), dok manji nisu imuni na ove svemirske nesrece. Njima i sopstvene krhotine nakon sudara remete brzinu rotiranja.

Albedo

Geometrijski albedo svih proucenih asteroida se krece negde izmedju 0,02 i 0,5. Velika vecina asteroida (oko 78%) ima nizak albedo tj. izmedju 0,02 i 0,07 i oni su  uglavnom locirani u daljoj polovini glavnog asteroidnog pojasa. Oko 18% spadaju u grupu sa umerenim albedom (od 0,13 do 0,28) a vecina ih se nalazi u unutrasnjoj polovini glavnog asteroidnog pojasa. Visoki albedo (preko 0,28) ima svega 4% asteroida i oni zauzimaju podrucja u kojima se nalaze i asteroidi umerenog albeda.

Masa i gustina

Ukupna masa svih asteroida je koncentrisana uglavnom u velikim asteroidima. Oko 90% mase asteroidnog pojasa  sadrzano je u asteroidima sa precnikom od preko 100 km. Ili, ukupna masa asteroidnog pojasa svega 3 puta je veca od mase Ceresa. Ili, ukupna masa svih astroida je manja od mase Meseca.

Da bismo izracunali gustinu nekog tela potrebno je da znamo njegovu zapreminu i masu sto je, kad se radi o asteroidima prilicno tesko doznati jer su oni suvise sitni i suvise daleko. Ipak danas znamo da Ceres ima gustinu 2,3 g/cm3, Pallas 3,4 g/cm3, a Vesta 4,0 g/cm3 itd. Poredjenja radi, gustina Merkura je 5,4, Venere 5,2, Zemlje 5,5, Marsa 3,9, a Jupitera 1,3 g/cm3. Gustina Meseca je 3,3 grama po kubnom santimetru. Kako vam je sigurno vec poznato u Suncevom sistemu gustina planeta opada sa njihovom razdaljinom od Sunca sto je od znacaja za izucavanje nastanka i evolucije Suncevog sistema.

Od cega su  

O sastavu asteroida moze se suditi uglavnom na osnovu podataka o albedu i o spektru odbijene svetlosti od male planete. Vrsi se poredjenje spektra dobijenog od asteroida sa spektrima meteorita, zemaljskih stena i minerala i tako izvode zakljucci o strukturi. Do sada je na ovaj nacin ispitano blizu 500 asteroida, sto je dovoljno za njihovu klasifikaciju po sastavu.

klasa albedo C 0.05 D 0.04 F 0.05 P 0.04 G 0.09 K 0.12 T 0.08 B 0.14 M 0.14 Q 0.21 S 0.18 A 0.42 E 0.44 R 0.35 V 0.34 ostali razni

Klasifikacija asteroida je novijeg datuma. Prvo su (1975.) izdvojene tri klase asteroida s obzirom na njihov sastav i to C, S i M. U klasu C spadaju tamni asteroidi sa niskim albedom i relativno glatkim spektrom. Povrsina im se sastoji uglavnom od ugljenikovih materijala, ponekad su posuti hidratnim mineralima. Oko 75% asteroida pripada ovoj klasi. Prostiru se uglavnom u srednjem i spoljnjem delu asteroidnog pojasa. Asteriodi S klase su sivkasti i imaju veci albedo, a povrsina im je od silikata sa mineralima olivina i piroksena. Racuna se da ovoj klasi pripada oko 15% asteroida koji se nalaze u unutrasnjem delu asteroidng pojasa. Oko 5% asteroida spadaju u klasu M i oni su presvuceni metaliom, verovatno niklom i gvozdjem, imaju umeren albedo.

1982. uvode se i nove klase asteroida. B, F i G klase imaju nizi albedo, a njihov spektar ukazuje na slicnost sa meteoritima koji su gradjeni od ugljenikovih minerala. P, D i T klase imaju nizak albedo i verovatno sadrze ugljenikove polimere, ili organske silikate. R klasa je veoma retka. Povrsinski sloj ovih asteroida je od piroksena i olivina, albedo je visok. E klasa ima najvisi albedo, a spektar ukazuje na slicnost sa ahondritnim meteoritima. Albedo V klase je visok, a spektar odbijene svetlosti podseca na onaj od bazaltnih ahrondritnih meteora.

Veci asteroidi uglavnom pripadaju C klasi - oko 65%, a zatim slede oni koji pripadaju S (15%), D (8%), P (4%) i M (4%) klasi. ( jun 1999)

Nastanak

• Prva teorija

Ticius-Bodeov zakon je izmedju Masa i Jupitera predvideo postojanje velike planete i kako je u XIX veku na tom prostoru otkriveno mnostvo asteroida prva misao astronoma je bila da svo to kamenje potice ustvari od nekadasnje planete koja se iz nekog razloga raspala na sitne delove. To je bila prva teorija o nastanku malih planeta koja je zatim odbacena od vecine astronoma iz vise razloga.

Astronomi pre svega nisu mogli da objasne uzrok raspadanja te pretpostavljene planete. Pokazalo se da unistavanje neke planete nije ni malo jednostavno (iako se covecanstvo veoma trudi da to nauci pa i sprovede u delo). Sem toga racuni su pokazali da svi asteroidi sakupljeni zajedno nisu dovoljni da sacine neku vecu planetu. Zatim, uoceno je da Jupiterova snazna gravitacija ne bi ni dozvolila formiranje velike planete u svom susedstvu. I na kraju, pada u oci da asteroidi na razlicitim daljinama od Sunca imaju razlicitu gradju i gustinu i da gustina sa razdaljinom od Sunca opada. Da asteroidi poticu od raspadnute planete oni sigurno ne bi postovali ovo pravilo Suncevog sistema i bili bi na svim orbitama izmesani bez obzira na sastav i gustinu.

• Druga teorija

Zbog svega toga postavljena je druga teorija. U pitanju je cini se, kako to astronomi kazu, "neuspesna" planeta, planeta koja je bila na putu radjanja pa je u tome ometena.

U ranoj istoriji solarnog sistema planetizimali [recnik] su se putem laganih, sporih sudara "slepljivali" u velika tela – danasnje planete. Ali pod uticajem gravitacije proto-Jupitera neki veliki planetizimali su izbaceni iz svojih orbita. Prolazeci kroz unutrasnji deo solarnog sistema oni su remetili putanje planetizimala u prostoru danasnjeg asteroidnog pojasa povecavajuci im brzinu do, u proseku, 5 km u sekundi. Zbog toga su se dotada spori sudari pretvorili u brze i razorne koji su zaustavili procese akrecije [recnik]. Ovakve sudare mogli su da prezive samo objekti od oko 500 km u precniku, dok su se ostali raspadali u krhotine – danasnje asteroide.

Asteroidi su najstarije kamenje u Suncevom sistemu, jer geoloski procesi kod njih prakticno ne postoje. Oni su i danas takvi kakvi su bili u vreme svog nastanka, pre nekih 4,5 milijarde godina. Stoga su od izuzetnog znacaja za nauku jer govore o najstarijem periodu solarnog sistema.

Orbite 

Familije 

Asteroidi koji imaju slicne orbitalne elemente (veliku poluosu, ekscentricitet i inklinaciju) cine porodicu asteroida koja dobija ime po najnize numerisanom clanu iz te familije (znaci po prvootkrivenom). Pretpostavka je da su familije nastale prilikom raspada asteroida u sudarima. Takvi sudari su cesti u svetu planetoida i oko 40% poznatih asteroida pripadaju nekoj porodici.

Tri najvece familije su Eos, Koronis i Themis i za njih je utvdjeno da su kompozitno homogene. Asteroidi svake od ovih porodica poticu od jednog, raspadnutog tela koje bi u prvom slucaju (Eos) moralo imati 200, u drugom (Kronis) 90 i u trecem (Themis) 300 km u precniku.

Manje familije nisu jos dobro proucene zbog toga sto su njihovi clanovi prilicno sitni i slabog su sjaja. Medjutim zna se da neke od malih porodica nisu kompozitno homogene i da su, bar u nekim slucajevima, delovi geohemijski razlicitih roditeljskih tela.

Podela asteroida

Prema polozaju u Suncevom sistemu sve asteroide mozemo razvrstati  na nekoliko grupa. Najblizi Suncu zu Zemljini Presretaci, asteroidi koji na putu oko Sunca dolaze u blizinu Zemlje (NEAs, Near-Earth`s Asteroids). Zatim slede Glavni asteroidni pojas, Trojanci i Kentauri.

Presretaci   Postoje tri velike familije ovih asteroida.

• Atens: velika poluosa im je manja od 1 a.j. a afel im je na 0,983 a.j. od Sunca.
• Appolos: velika poluosa je veca od 1 a.j. a perihel im je na 1,017 a.j. od Sunca
• Amors: njihov perihel je negde izmedju 1,017 i 1,3 a.j.

Glavni asteroidni pojas. Putanje: Merkur, Venera, Zemlja, Mars,   Jupiter

Marsovi Trojanci   To su asteroidi koji leze u Lagrzovim tackama na Marsovoj orbiti (5261 Eureka i 1998 VF31) [o Trojancima pogledajte nize pod "Jupiterovi trojanci"]. 

Glavni pojas    

Oko 95% svih poznatih asteroida se krece po orbitama izmedju Marsa i Jupitera, na rastojanju od oko 2,0 do 4 a.j. od Sunca i to je glavni astroidni pojas.

U pojasu se opazaju na odredjenim distancama od Sunca koncentracije orbita asteroida razvrstanih u familije asteroida: Hungarias, Floras, Phocaea, Koronis, Eos, Themis, Cybeles i Hildas. Ali postoje i pusta podrucja bez asteroida (Kirkvudove  praznine). [pogledajte jedan od sledecih pasusa].

Duz pojasa, sa povecanjem razdaljine od Sunca, menjaja se struktura   asteroida pa tako i citav pojas mozemo podeliti na unutrasni i spoljasnji. U unutrasnjem preovladjuju silikatni asteroidi (60%) dok je karbonskih malo (10%). U spoljnjem delu pojasa stvar je obrunuta jer ima znatno vise karbonskih (80%) nego silikatnih asteroida (15%).

Pojas inace deli ceo Sucev sistem na spoljasnji i unutrasnji.

Kirkvudove praznine

Postojanje praznina u asteroidnom pojasu je jos 1857. predvideo americki matematicar i astronom Daniel Kirkvud (Daniel Kirkwood) sto je 1866. i potvrdjeno. Objasnjenje je sledece.

 

Na dijagramu su uocavaju Kirkvudove praznine na 2,5 a.j. (rezonanca 3:1), 2,8 a.j. (5:2), 2,9 (7:3) i 3,2 a.j. (2:1). Na rstojanju od 3,9 (3:2) i 5,2 (1:1) postoji koncentracija asteroida.
Na 4,2 a.j. (4:3) nalazi se asteroid Thule.

Orbitalni periodi asteroida su kraci od orbitalnog perioda Jupitera. Asteroid sa velikom poluosom od npr. 3,2 a.j. nacini dva prolaza po svojoj putanji za vreme jedne Jupiterove revolucije i tu se dakle radi o odnosu 2:1. To znaci da ce se asteroid i Jupiter naci u istom medjusobnom polozaju posle svake dve revolucije asteroida pa je uticaj Jupiterove gravitacije na asteroid  diktiran ovim odnosom: dva prema jedan. Stalno ponavljanje ovog uticaja dovodi do izmene velike poluose orbite asteroida usled cega u asteroidnom pojasu nastaju "praznine", podrucja bez asteroida.

Ovakve rezonance, tj. pojacavanje gravitacionog dejstva Jupitera na putanje asteroida, javljaju se pri sledecim odnosima orbitalnih perioda asteroida i Jupitera: 4:1, 7:2, 3:1, 5:2, 7:3 i 2:1 i one su uzrok nastanka pomenutih praznina. Medjutim pri odnosu 3:2 (sto je slucaj kod asteroidne grupe Hilda), 4:3 (Thule) i 1:1 (Trojans) naprotiv dolazi do koncentracije asteroidnih putanja. Potpuno objasnjenje pitanja zasto neke rezonance dovode do stavranja praznine, a neke do koncentracija orbita jos nije pronadjeno.

Unutrasnji pojas     Postoji samo jedna poznata grupa asteroida u unutrasnjem asteroidnom pojasu: Hungarias. Danas je poznato oko 100 ovih asteroida. Oni imaju veliku poluosu od 1,91 a.j. pa su stoga njihovi orbitalni periodi manji od jedne cetvrtine ovog Jupiterovog perioda. Hungarias imaju skoro kruznne orbite (srednji ekscentricitet je 0,08), ali veliku inklinaciju, srednja je 22,7.

U ovoj grupi asteroida postoji bar jedna porodica. Zbog malog ekscentirciteta orbita srednja perihelna razdaljina ovih asteroida je 1,76 a.j. Prema tome tipican "Madjar" ne moze da prodje blizu Marsa ciji afel je na razdaljini od 1,67 a.j. Nekoliko Hungaria asteroida medjutim predstavljaju izuzetak od ovog pravila.

Spoljasnji pojas   U spoljni asteroidni pojas ulaze asteroidi koji nacine najvise dve revolucije u toku jednog Jupiterovog orbitalnog perioda. Postoje 3 grupe asteroida u spoljnem delu pojasa: Cybeles, Hildas i Thule, nazvani po najnize numerisanim asteroidima svake grupe.

Jupiterovi Trojanci  

Trojanci su zapravo dve grupe asteroida i zanimljivi su po tome sto leze na Jupiterovoj putanji, jedna 60° ispred, a druga 60° iza Jupitera. Postojanje nebeskih tela na ovim pozicijama predvideo je jos 1772. francuski matematicar i astronom J. L. Lgranz (Joseph-Louis Lagrange) na osnovu teorije stabilnih tacaka ravnostranog trougla koji cini sistem tri tela, u ovom slucaju, Sunca, Jupitera i asteroida. Zbog gravitacionog dejstva ostalih planeta, pre svega mocnog Saturna, sistem Sunce – Jupiter -Trojans nije pravi trotelni sistem i vecina Trojanaca se ne nalaze tacno u Lagrzovim tackama vec osciliraju oko ovih tacaka pod uglom izmedju 45° i 80° gledano sa Jupitera, a za potpun cikus treba im od 150 do 200 godina.

Lagranzeva predvidjanja potvrdjena su 1906. kada je Maks Volf (Max Wolf) otkrio asteroid 588 Achilles ispred Jupitera. Iste godine pronadjen je i 617 Patroclos koji je lociran iza Jupitera. Zatim je pronadjen 624 Hector, opet ipred Jupitera.

Nazivi ovih asteroida bili su odlucujuci za imenovanje cele familije   asteroida. Odlucano je da se cela porodica nazove Trojan, a njeni clanovi da dobiju imena po ratnicima Trojanskog rata koji se pominju u Homerovoj Ilijadi. Asteroidi koji prethode Jupiteru dobijaju imena po grckim ratnicima, a oni drugi po trojanskim. Izuzetak od ovog pravila su dva "spijuna". Tako se Hektor nalazi u "grckom logoru", a Patroklo u trojanskom.

Mada je svega oko 160 Trojanaca numerisano fotografski snimci su pokazali da ima oko 2300 +/- 500 takvih asteroida precnika veceg od 15 km. Oko 1300 njih je locirano u blizini prethodece Lagranzove tacke i 1000 blizu pratece.

Centaurs   

Nekoliko asteroida koji se nalaze u spoljasnjem delu Suncevog sistema nose zajednicki naziv Centaurs. Njihove orbite su veoma nestabilne i lako se remete u prolazu pored velikih planeta.

2060 Chiron kruzi oko Sunca izmedju Saturna i Urana. 5335 Damocles dolazi u blizinu Marsa dok mu je afel negde iza Urana. 5145 Pholus opet ima putanju kola lezi izmedju Saturna i Neptuna. Neki od ovih objekata mozda i nisu asteroidi vec komete.

Trans Neptunian Objects (TNO)   

Daleka pucina Suncevog sistema nije prazna. Otkriveno je stotinjak malih planeta na distanci gde smo verovali da lezi samo Neptunova putanja. Neki od ovih planetoida imaju i 800 km u precniku. 

Sudbine....nekih asteroida su neobicne. Sumnja se naime da su neki sateliti zapravo zarobljeni asteroidi. To je najverovatnije slucaj sa Marsovim satelitima Deimos i Phobos, sa svim Jupiterovim spoljnim satelitima itd.