En septembre 2017, il y avait 503.850 planètes mineures numérotées avec des orbites calculées et 245.833 autres non numérotées.
En 1596, Johannes Kepler remarqua que les rayons moyens des orbites planétaires de Mercure à Saturne calculés par Copernic étaient de 0,38: 0,72: 1,00: 1,52: 5,2: 9,2. L'écart entre Mars et Jupiter semblait trop large à Kepler, et il suggéra qu'il y avait une autre planète là-bas. Cette hypothèse a été confirmée le soir du Nouvel An en 1801, lorsque le directeur de l'Observatoire de Palerme, Giuseppe Piazzi, a repéré une étoile pâle dans la constellation du Taureau, qui se déplaçait par rapport aux luminaires voisins. Il la prit pour une comète, mais en douta bientôt. L'astronome allemand Johann Bode, avec qui Piazzi partageait ses observations, considérait ce corps comme une nouvelle planète, ce qu'il annonça dans un mensuel publié par le directeur de l'Observatoire de Gotha, le baron Franz von Zach. Bode et Zach étaient convaincus auparavant que l'espace entre Mars et Jupiter cache une planète inconnue;de plus, en septembre 1800, Zach a convaincu plusieurs astronomes allemands de participer à une recherche collective. Plus tard, d'autres scientifiques, dont Piazzi, ont rejoint ce groupe (se faisant appeler la «police céleste»).
En plus des huit planètes, la suite solaire comprend une grande variété de corps de moindre masse et taille. Certains d'entre eux sont composés de poussières et de gaz gelés (ce sont des comètes), les autres sont composés de matière solide (planètes mineures, ou planétoïdes). Certains d'entre eux, à de très rares exceptions près, ne dépassent pas l'orbite de Jupiter depuis le Soleil, tandis que d'autres, au contraire, marchent le long de la périphérie du système solaire. Par tradition, les planètes mineures du premier groupe sont appelées astéroïdes.
Piazzi n'a pas eu le temps de collecter suffisamment de données pour calculer l'orbite de la prétendue planète, qui avait quitté le ciel européen à l'automne 1801. Néanmoins, la note de Bode a incité le grand mathématicien Karl Friedrich Gauss à commencer à travailler sur une méthode de calcul nécessitant moins de données d'observation que les calculs conventionnels. Il envoya ses résultats à von Zach qui, avec leur aide, redécouvrit le fugitif le 1er janvier 1802, exactement un an après Piazzi. La même nuit, un autre membre de la «police céleste» Heinrich Olbers l'a observée. À la demande de Piazzi, le nouveau corps céleste a été nommé d'après la déesse romaine de la fertilité Ceres, qui était considérée comme la patronne de la Sicile.
Olbers a continué à observer Cérès et le 28 mars 1802 a remarqué un autre point en mouvement à proximité. Elle a reçu le nom de Pallas, la déesse grecque de la sagesse. Lorsque Gauss a calculé les éléments de son orbite, il est devenu évident qu'Olbers avait une chance fantastique. Pallas tourne autour du Soleil presque au même moment que Cérès (4,6 années terrestres), mais sa trajectoire est inclinée vers le plan de l'écliptique de 34 degrés. Si elle n'avait pas été pendant les observations d'Olbers près de Cérès, elle n'aurait pu être découverte qu'après plusieurs décennies. En moins de cinq ans, deux autres corps célestes ont été découverts. Mais après cela, la "police du ciel" a éclaté. Olbers a tenu plus longtemps que les autres, mais il a également quitté la chasse aux astéroïdes en 1816. Elle n'a repris qu'au milieu du XIXe siècle, lorsque les découvreurs n'étaient plus en vie.
Comme les étoiles
Vidéo promotionelle:
Dans une lettre à William Herschel, il a suggéré que Ceres et Pallas sont des fragments d'une planète qui est morte d'une explosion ou d'une collision avec une comète. De là, il s'ensuivait qu'il y aurait d'autres satellites solaires entre Mars et Jupiter. Herschel a suggéré de les appeler astéroïdes, ce qui traduit du grec ancien signifie «comme des étoiles» (il voulait dire que ces corps sont bien inférieurs aux planètes en luminosité et qu'il est donc difficile de les distinguer de la plupart des étoiles). Ce néologisme est entré dans le langage de l'astronomie.
L'hypothèse d'Olbers a prédit l'existence de nouveaux astéroïdes, alors la police du ciel a poursuivi ses recherches. Les participants à ce projet de recherche collectif (d'ailleurs le premier de l'histoire de l'astronomie) ont découvert deux autres astéroïdes, qui ont également reçu les noms de déesses romaines. Le 1er septembre 1804, Karl Harding découvrit Juno et le 29 mars 1807, Olbers captura Vesta. Le droit de choisir le nom du quatrième astéroïde a été donné à Gauss, qui a calculé son orbite en quelques heures seulement (il n'est pas facile de se tenir dans un tel délai même avec l'aide d'une calculatrice moderne!).
Saison de chasse
En 1830, le mathématicien et astronome Friedrich Wilhelm Bessel fait appel aux observatoires allemands pour qu'ils commencent à cartographier le ciel afin de rechercher des astéroïdes. Quelque chose a été fait dans ce sens, mais la première découverte n'est pas revenue à un professionnel, mais à un maître de poste amateur Karl Henke. Le 8 décembre 1845, après 15 ans d'observations infructueuses, il découvre le cinquième astéroïde, Astrea. En 1847, le même Henke repéra l'astéroïde numéro 6 - Hebu, et bientôt le jeune astronome anglais John Russell Hind découvrit les astéroïdes Iris et Flora. Après cela, la recherche de planètes mineures a rapidement pris de l'ampleur. Le premier chasseur américain de ces corps, Christian Peters, a découvert 48 astéroïdes de 1861 à 1889, et l'astronome allemand Karl Luther - 24. En 1890, environ trois cents habitants de l'espace entre Mars et Jupiter étaient inclus dans les catalogues astronomiques.
Et puis une nouvelle ère a commencé. Privat-docent de l'Université d'Heidelberg, Maximilian Wolf, a été le premier au monde à utiliser la photographie pour rechercher des planètes mineures. En décembre 1891, il découvrit son premier astéroïde, et l'année suivante - déjà 13. En 1902, Wolff dirigea le nouvel observatoire universitaire et en fit le centre mondial de la «petite planétologie». Son jeune collègue Karl Reinmuth a découvert 389 astéroïdes de 1912 à 1957, et personne n'a pu battre ce record.
Dans la période entre les deux guerres mondiales, la recherche d'astéroïdes a été extrêmement intense, et dans les seules années 1930 a apporté près de quatre cents découvertes. Puis il a ralenti - pendant longtemps, environ trente ans. Sa renaissance a été facilitée par l'équipement des télescopes de photomètres à semi-conducteurs et d'autres appareils électroniques et par l'émergence d'ordinateurs puissants capables de calculer rapidement les orbites des astéroïdes. Récemment, des télescopes robotiques au sol, des observatoires orbitaux et des sondes spatiales lointaines ont été utilisés pour étudier de petites planètes.
Classes d'astéroïdes
Les informations sur la structure des astéroïdes sont basées sur les résultats de l'analyse spectrale de la lumière solaire réfléchie, corrigés par des données géochimiques sur la composition des météorites (puisque les astéroïdes sont leur principale source). Selon ce critère, ils sont divisés en trois classes principales: C (corps à forte teneur en carbone), S (silicates avec un mélange de métaux) et M (principalement des astéroïdes fer-nickel). La classe C représente les trois quarts des astéroïdes dans la ceinture principale, la classe S - 17%. Cependant, il existe des classifications plus détaillées avec un nombre beaucoup plus grand de groupes.
Tous les astéroïdes sans exception tournent et leurs axes sont orientés dans l'espace de manière assez aléatoire. Habituellement, la durée d'une journée astéroïde est de 6 à 13 heures, mais il y a des exceptions. Par exemple, le minuscule astéroïde (environ 30 mètres de diamètre) 1998 KY26 fait une révolution complète en 10 minutes 42 secondes. Très probablement, il a acquis une vitesse angulaire aussi élevée à la suite de multiples affrontements avec des parents proches.
Ceinture principale
Les orbites de presque tous les astéroïdes se trouvent à l'intérieur de l'anneau, dont le rayon intérieur est égal à deux unités astronomiques, et celui extérieur - trois et demi (à proprement parler, ce n'est pas un anneau, mais un beignet, car les trajectoires de nombreux astéroïdes vont au-delà du plan écliptique). Cette zone est appelée la ceinture principale d'astéroïdes. Il contient environ deux cents planètes mineures, dont le diamètre moyen est supérieur à 100 km. Selon des estimations approximatives, il y aurait 1 à 2 millions d'astéroïdes d'au moins un kilomètre et la masse totale des habitants de la ceinture principale est environ 25 fois inférieure à la masse de la Lune!
La distribution spatiale des trajectoires des astéroïdes dans la ceinture principale est loin d'être uniforme. Premièrement, il y a des fissures ouvertes dans les années 1860 par le professeur de l'Université de l'Indiana, Daniel Kirkwood. Sur la base d'une étude des trajectoires de 97 astéroïdes, Kirkwood a constaté que ces corps évitent les orbites avec des périodes proportionnelles à la période de Jupiter (par exemple, si ces périodes sont liées à 1: 3). Kirkwood a également compris la raison: de tels corps s'approchent périodiquement de Jupiter sur la même partie de leur trajectoire et, de ce fait, sous l'influence de sa gravité, ils s'éloignent de la trajectoire précédente (cet effet, noté par Laplace au début du XIXe siècle à l'aide de l'exemple des lunes de Jupiter, est appelé résonance orbitale). Dans la ceinture principale, il y a des slots Kirkwood (dans la littérature russe, ils sont également appelés hachures) et avec d'autres résonances - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. Deuxièmement,pas moins d'un tiers des astéroïdes y sont regroupés en familles avec des éléments orbitaux proches (comme la longueur du demi-grand axe, l'excentricité et l'inclinaison de l'orbite par rapport au plan de l'écliptique). La première de ces familles, il y a près de cent ans, a été isolée par un professeur de l'Université de Tokyo, Kiyotsugu Hirayama. Hirayama pensait que chaque famille était constituée de fragments d'un astéroïde plus gros qui s'est désintégré en raison d'une collision avec un corps plus petit, et cette interprétation est toujours considérée comme la plus plausible.désintégré en raison d'une collision avec un corps plus petit, et cette interprétation est toujours considérée comme la plus plausible.désintégré en raison d'une collision avec un corps plus petit, et cette interprétation est toujours considérée comme la plus plausible.
Les astéroïdes de la ceinture principale sont susceptibles d'entrer en collision même maintenant (cependant, il n'était pas encore possible de le voir en direct), dans le passé, les collisions étaient la chose la plus courante. De nombreux astéroïdes (sinon tous) sont des fragments de leurs prédécesseurs. Cela explique pourquoi il n'y a pas beaucoup d'astéroïdes dans la ceinture qui ont leurs propres satellites. Comme Clark Chapman, chercheur principal au Southwest Research Institute du Colorado, l'a déclaré à PM, leur part ne dépasse pas 15% (contre 75% pour les planètes). Très probablement, les astéroïdes perdent leurs lunes non seulement lors de collisions directes, mais également en raison de perturbations gravitationnelles causées par l'apparition de voisins. La distribution chaotique des axes de rotation des astéroïdes est également le résultat de collisions. Seuls Ceres, Pallas et Vesta ont une rotation directe héritée de l'essaim préplanétaire primordial,à partir de laquelle les astéroïdes et les planètes se sont formés. Ils ont conservé cette rotation en raison de la masse impressionnante, qui leur fournit un grand moment cinétique.
Astéroïdes de Troie
Presque tous les astéroïdes découverts au 19ème siècle se déplacent dans la ceinture principale. Les seules exceptions sont Efra et Eros, qui traversent l'orbite de Mars. Il n'y avait aucun autre exemple d'échappatoire à la captivité intra-ceinture à ce moment-là.
Le XXe siècle a également apporté des changements. Le 23 février 1906, Wolff a photographié un astéroïde très faible qui se déplaçait sur une orbite presque circulaire avec le même rayon que celui de Jupiter, 55,5 degrés en avant de la planète. Il s'appelait Achille et reçut le numéro 588. Bientôt, l'astronome suédois Carl Charlier se rendit compte qu'Achille dans son mouvement est lié à l'un des deux points de libration stable prédits en 1772 par Joseph Louis Lagrange. Achille revient périodiquement au voisinage du point de libration L4, qui se déplace de 60 degrés en avant de Jupiter. Après un certain temps, l'astéroïde Patrocle a été découvert là-bas, et Hector a été trouvé près du point L5 se déplaçant à 60 degrés derrière la planète. Peu de temps après, une tradition a surgi pour nommer ces astéroïdes en l'honneur des héros de la guerre de Troie - près du point de libération L4 par les noms des Achéens (Achille, Nestor, Agamemnon, Ulysse, Ajax,Diomède, Antiloque, Ménélas), et près du point de libration L5 - les noms des défenseurs de Troie (Priam, Enée, Antif). Cependant, cette tradition n'est pas apparue immédiatement, donc Hector et Patrocle sont finalement restés dans les «camps ennemis».
À ce jour, environ 5 000 chevaux de Troie ont été découverts près de Jupiter. La distance angulaire entre eux et Jupiter varie considérablement - de 45 à 100 degrés. Quatre autres chevaux de Troie vivent près de Mars et huit dans la zone orbitale de Neptune. En juillet 2011, les astronomes canadiens ont nommé le premier candidat au titre de partenaire cheval de Troie de notre planète. Cet astéroïde 2010 TK7 de 300 mètres a été capturé par le télescope infrarouge WISE, qui a opéré en orbite terrestre basse de janvier à octobre 2010.
Astéroïdes géocroiseurs
Une autre phase de découverte débute au printemps 1932. Le 12 mars, l'astronome belge Eugene Delport a découvert l'astéroïde Amur, qui s'approche du Soleil à 1,08 UA au périhélie. et touche donc presque le côté extérieur de l'orbite terrestre. Et à peine six semaines plus tard, Karl Reinmuth est tombé sur l'astéroïde Apollo, dont l'orbite traverse à la fois la Terre et Vénus et n'est qu'à 0,65 UA du Soleil au périhélie.
Cupidon et Apollon sont devenus les ancêtres de deux familles de planètes mineures qui visitent les régions intérieures du système solaire. Ils ont un nom commun - les astéroïdes géocroiseurs (NEA). Le périhélie des astéroïdes de type Amor varie de 1,3 UA. jusqu'au rayon maximal de l'orbite terrestre égal à 1,017 UA. Les astéroïdes de type Apollo comprennent des corps dont le périhélie est inférieur à 1,017 UA. et un demi-grand axe supérieur à 1 UA. Il existe également une famille d'astéroïdes géocroiseurs, dont le demi-grand axe est inférieur à une unité astronomique. Environ 50% de ces astéroïdes, dont le premier a été découvert en 1976 et nommé d'après le dieu égyptien Aton, s'éloignent encore plus du Soleil que de la Terre, car ils se déplacent le long d'ellipses avec une grande excentricité. Parmi les atons, on distingue une sous-famille d'astéroïdes,dont l'apogée est inférieure au rayon minimum de l'orbite terrestre, 0,983 UA. Ces corps, naturellement, sont toujours plus proches du Soleil que de notre planète.
Les orbites des astéroïdes géocroiseurs sont très diverses. Certains d'entre eux reviennent périodiquement dans la ceinture principale et vont parfois même beaucoup plus loin, tandis que d'autres se rapprochent invariablement du Soleil. Tel est, par exemple, l'astéroïde 1685 Toro avec un apogée de 1,96 UA. et périhélie 0,77 UA. Il traverse les orbites de la Terre et de Mars, et il ne lui manque que 0,05 UA. e, pour atteindre l'orbite de Vénus. Il lui faut 8 ans sur Terre et 13 ans sur Vénus pour faire cinq révolutions autour du Soleil, donc Toro est en résonance orbitale avec les deux planètes. Il y a même des astéroïdes qui osent s'approcher du Soleil plus près de Mercure. Tel est l'astéroïde 1566 Icare de la famille Apollo, découvert en 1949 par l'astronome américain Walter Baade.
Planètes inachevées
Les astéroïdes sont, en un sens, des planètes inachevées. Les deux étaient autrefois formés à partir de planétésimaux qui se heurtaient et fusionnaient, des corps solides d'une taille allant d'un mètre à un kilomètre, en orbite autour du Soleil nouveau-né. Ces corps, à leur tour, sont nés de l'adhérence de particules du gaz primaire et du nuage de poussière, à partir duquel le système solaire s'est formé. Dans la zone au-delà de l'orbite de Mars, les planétésimaux ne pouvaient pas s'unir en une grande planète. Très probablement, cela était dû aux perturbations gravitationnelles de Jupiter, bien que d'autres mécanismes auraient pu fonctionner. En particulier, il est possible que Jupiter ait éjecté plus d'une fois de gros corps vers le Soleil, ce qui a également déstabilisé la ceinture d'astéroïdes.
Les premiers astéroïdes, issus directement des avions, se déplaçaient dans le plan de l'écliptique le long d'orbites presque circulaires et avaient des vitesses relatives faibles. C'est pourquoi ils ne se sont pas séparés lors de collisions, mais sont restés ensemble et ont grandi. Cependant, la gravité de Jupiter a progressivement contraint les astéroïdes à se déplacer sur des orbites inclinées avec une grande excentricité, à cause de laquelle leur vitesse relative a augmenté à 5 km / s (c'est ce qu'elle est maintenant). Lorsqu'ils ont été frappés à une telle vitesse, les astéroïdes ont été brisés en fragments qui n'avaient aucune chance de démarrer une vraie planète.
Ces processus ont radicalement changé la ceinture d'astéroïdes. Sa masse initiale n'est pas connue avec précision, cependant, selon les calculs du modèle, elle pourrait être 2200 fois la masse actuelle et approximativement égale à la masse de la Terre. Les mêmes calculs démontrent qu'il y avait des centaines de corps, de masse et de taille non inférieures à Cérès. Ces corps sont morts dans les collisions, et leurs débris sont allés sur des orbites instables et ont quitté la ceinture. En fin de compte, il s'est tellement éclairci que les collisions sont devenues rares, et les astéroïdes survivants sont restés sur des trajectoires assez stables. La ceinture principale actuelle est donc une ombre pâle de son ancienne splendeur.
Clark Chapman a noté que, selon un certain nombre de scientifiques planétaires, à un moment donné, une autre ceinture pourrait exister entre la Terre et Vénus. Cependant, ces astéroïdes étaient beaucoup plus difficiles à survivre. On peut supposer que presque tous se sont séparés après des collisions et que leurs fragments ont été jetés loin du Soleil.
Fièvre de nickel et de fer
Les écrivains de science-fiction ont longtemps prédit, pour ainsi dire, le développement économique national des astéroïdes - rappelez-vous, par exemple, l'histoire d'Azimov «La voie des Martiens». C'est compréhensible. La ceinture d'astéroïdes contient de gigantesques réserves de glace d'eau la plus pure et une grande variété de minéraux. Un kilomètre cube d'un astéroïde de classe M typique contient 7 milliards de tonnes de fer, un milliard de tonnes de nickel et des millions de tonnes de cobalt. Le coût total de ces métaux aux prix actuels est de plus de 5 billions de dollars. Il reste à espérer que si l'humanité accède à ces ressources, elle les utilisera à bon escient et avec un réel bénéfice.
Alexey Levin