Astronomieseiten von Dr. Rainer Haas
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Asteroiden
Rainer Haas, Stadtwaldstr. 45a, 35037 Marburg
Allgemeines
Als Asteroiden, auch Kleinplaneten oder Planetoiden genannt, werden kleine felsige bzw. metallreiche Körper bezeichnet, die Mitglieder des Sonnensystems sind. Sie haben sich aus dem solaren Urnebel parallel zu den Planeten gebildet. Der größte Asteroid 1 Ceres besitzt einen Durchmesser von 974 km, er wurde in der Neujahrsnacht 1800/1801 von G. Piazzi als erster Kleinplanet entdeckt. Zwei weitere, 2 Pallas (Durchmesser: 538 km) und 4 Vesta (Durchmesser: 526 km), besitzen Durchmesser von mehr als 500 km.
Der Übergang zwischen Asteroiden und Meteoriten ist fließend, ebenso wie der Übergang zu Kometen.
Heute sind die Bahnen von mehr als 6.000 Asteroiden gut bekannt. Bis zu einer visuellen Größe von 19m wird die Gesamtzahl der Asteroiden auf ca. 40.000 Objekte geschätzt. Die mittlere Dichte der Asteroiden wird zu 3,5 g/cm3 angenommen. Die Gesamtmasse aller Asteroiden beträgt maximal eine halbe Erdmasse.
Asteroiden werden in verschiedene Klassen eingeteilt. Asteroiden der C-Klasse, 75% aller Asteroiden, sind sehr dunkle Körper mit einem Albedo von weniger als 0,065. Sie ähneln den Meteoriten vom Typ der kohligen Chondrite. Sie umlaufen die Sonne in den äußeren Regionen des Asteroidengürtels. 1 Ceres ist ein Asteroid der C-Klasse.
Asteroiden der S-Klasse, 15% aller Asteroiden, besitzen eine hellere, rötliche Oberfläche mit einem Albedo von 0,10-0,22. Sie enthalten Pyroxen, Olivin und Eisen. Sie ähneln den Meteoriten der Siderolithe und gewöhnlichen Chondrite. Sie umlaufen die Sonne in den inneren Regionen des Asteroidengürtels. 3 Juno (Durchmesser: 268 km) ist ein Asteroid der S-Klasse.
Asteroiden der M-Klasse enthalten große Anteile von metallischem Eisen. Sie besitzen ein Albedo von 0,10-0,18. Die meisten Asteroiden der M-Klasse befinden sich in der Mitte des Asteroidengürtels.
Die meisten Asteroiden befinden sich im sog. "Asteroidengürtel" zwischen Mars und Jupiter. Sie sind jedoch nicht gleichmäßig verteilt. Entfernungszonen, deren Umlaufzeiten in einem ganzzahligen Verhältnis zur Umlaufzeit Jupiters steht, enthalten deutlich weniger Asteroiden als die Umgebung (Kommensurabilität). Diese Zonen werden durch gravitative Einflüsse Jupiters verursacht. Die meisten Asteroiden befinden sich in 2,2 bis 3,2 AE Entfernung von der Sonne, dies entspricht einem Umlaufszeitverhältnis von 1:4 bis 1:2. Lücken finden sich bei 1:2 (Hercuba-Lücke), 1:3 (Hestia-Lücke), 2:5 und 3:7.
Bei 2:3 befindet sich die sog. Hilda-Gruppe, bei 1:1, also mit gleicher Umlaufszeit wie Jupiter, die Trojaner. Die Trojaner befinden sich in Jupiters Librationspunkten L4 und L5, also auf der Jupiterbahn 60° vor bzw. hinter Jupiter.
Beschreibungen ausgewählter Asteroiden
Es werden alle Asteroiden beschrieben, die bis 9/1997 mittels erdgebundenen Radarbeobachtungen, Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops sowie von den Sonden Galileo und Near näher untersucht werden konnten.
4 Vesta
Vesta wurde 1807 von H. Olbers entdeckt. Nach Ceres und Pallas ist er der drittgrößte Asteroid. Seine Masse beträgt 3 * 1020 kg. Gemeinsam mit mit den Asteroiden 2 Pallas (Durchmesser: 538 km; Masse: 2,5 * 1020 kg) und 1 Ceres (Durchmesser: 974 km; Masse: 1,0 * 1021 kg) enthalten diese drei Asteroiden einen wesentlichen Teil (bis zu 75%) der Gesamtmasse aller Asteroiden.
Vesta umläuft die Sonne in einer mittleren Entfernung von 353,4 Mill. km in 3,63 Jahren. Die Exzentrität seiner Bahn beträgt 0,088, die Neigung gegen die Ekliptik 2,1°. Er besitzt ein für Asteroiden sehr hohes Albedo von 0,38. Seine Rotationsperiode beträgt 5h20,5min.
Vesta wurde 1994 vom Hubble Space Teleskope aus einer Entfernung von 251 Mill. km mit einer Auflösung von 56 km kartographiert. Auf der Erde wurden einige Meteorite gefunden, die von Vesta stammen.
243 Ida
Ida wurde 1884 von J. Palisa entdeckt. Galileo überflog Ida am 28.8.1993 in einem Abstand von 2.400 km.
Ida umkreist die Sonne in einem mittleren Abstand von 270 Mill. km in 4,84 Jahren. Die Exzentrität seiner Bahn beträgt 0,044, sie ist 2,1° gegen die Ekliptik geneigt. Er ist wie Gaspra ein Asteroid der S-Klasse und besteht aus Silikatgestein. Ida ist ein unregelmäßiges Objekt mit einem Durchmesser von 56 km * 24 km * 21 km. Seine Masse beträgt 1017 kg, seine Dichte liegt bei 2,2-2,9 g/cm3. Ida rotiert in 4h38min um seine Achse.
Ida besitzt eine alte Oberfläche mit vielen Kratern. Ida besitzt einen Mond, Dactyl. Dactyl wurde auf Galileo-Bildern gefunden. Er besitzt einen Durchmesser von 1,2 km * 1,4 km * 1,6 km. Der größte Krater Dactyls hat einen Durchmesser von 300 m. Dactyl umläuft Ida in 90 km Abstand.
- Bild: ida.gif: Asteroid 243 Ida, Galileo, NASA
253 Mathilde
Mathilde wurde 1885 von J. Palisa entdeckt. Mathilde umläuft die Sonne auf einem exzentrischen Orbit (Exzentrität: 0,2663) in einer mittleren Entfernung von 396,8 Mill. km in 4,31 Jahren. Die Neigung der Bahn gegen die Ekliptik beträgt 6,7°. Mathildes Rotationsperiode ist mit 417,7 Stunden (17,4 Tage) für Asteroiden ungewöhnlich groß. Sie besitzt ein Albedo von 0,036 und gehört zur Gruppe der C-Asteroiden. Mathildes Masse wurde zu 2 * 1017 kg bestimmt. Ihr Durchmesser beträgt 62 km * 47 km * 45 km. Die daraus berechnete Dichte ist mit 1,3 +/-0,2 g/cm3 für Asteroiden ungewöhnlich niedrig. Mathilde ist dunkel, ihr Albedo liegt bei 0,04.
Mathilde wurde von der Kometensonde NEAR am 27.5.1997 in einer Entfernung von 1.200 km überflogen. Innerhalb von nur 25 Minuten wurden mehr als 300 Bilder des Asteroiden aufgenommen. Sie zeigen eine dunkle, mit Kratern bedeckte Oberfläche. Die größten Krater haben Durchmesser von 20 km. Längsstreifen innerhalb eines Kraterrandes sind ein Hinweis darauf, daß Verwerfungen und Brüche die Kraterbildung begleiteten. Herausragende Formation ist ein ca. 10 km tiefer keilförmiger Einschnitt. Die Oberfläche ist mehrere Milliarden Jahre alt.
Die Größe der Krater im Verhältnis zu Mathildes Durchmesser und ihre geringe Dichte lassen vermuten, daß es sich bei Mathilde um einen aus Trümmern aufgebauten Asteroiden handelt, der zu mehr als 50% aus Hohlräumen besteht.
- Bilder: image3.jpg: Größenvergleich der Asteroiden Mathilde (l), Gaspra (m) und Ida (r); Galileo und Near, NASA
image5.jpg: Asteroid 253 Mathilde, Near Juni 1997, NASA
951 Gaspra
Gaspra wurde 1916 von G.N. Neujmin entdeckt. Die Raumsonde Galileo überflog Gaspra am 29.10.1991 in einer Höhe von 1.600 km. Gaspra ist ein elliptischer Körper mit einem Durchmesser von 20 km * 12 km * 11 km. Seine Masse beträgt 1016 kg. Er besitzt eine Rotationsperiode von 7,04 Stunden. Sein Albedo liegt bei 0,2. Er ist ein Asteroid der S-Klasse und besteht aus metallreichen Silikaten. Gaspra umläuft die Sonne in einem mittleren Abstand von 205 Mill km. in 3,29 Jahren. Die Exzentrität seiner Bahn beträgt 0,146, sie ist 5,1° gegen die Ekliptik geneigt. Gaspra befindet sich seit 300-500 Mill. Jahren auf seiner jetzigen Bahn. Gaspra gehört zur Flora-Familie.
Aufnahmen von Gaspra zeigen lediglich kleine Meteoritenkrater. Dies und die unregelmäßige Form deuten darauf hin, daß Gaspra ein Bruchstück eines größeren Asteroiden ist.
- Bild: gaspra3.jpg: Asteroid 951 Gaspra, Galileo, NASA
4179 Toutatis
Toutatis wurde 1989 entdeckt. Toutatis umläuft die Sonne auf einem exzentrischen Orbit (Exzentrität: 0,634) und kreuzt die Erdbahn. Die Neigung der Bahnebene gegen die Ekliptik beträgt 0,5°. Er umläuft die Sonne Bahn in einer mittleren Entfernung von 138,2 Mill. km in 1,10 Jahren. Er gehört zur Gruppe der Apollo-Asteroiden (Erdbahnkreuzer mit einer Umlaufzeit von mehr als einem Jahr). Er ist ein Asteroid der S-Klasse.
Im Dezember 1992 wurde bei einer nahen Begegnung Toutatis mittels Radarbeobachtungen aus 4 Mill. km Entfernung kartographiert. Der Durchmesser des sehr unregelmäßigen Körpers wurde zu 4,6 km * 2,4 km * 1,9 km bestimmt. Seine Masse beträgt 5 * 1013 kg. Er gehört zur Gruppe der S-Asteroiden. Toutatis rotiert um zwei Achsen mit Perioden von 5,4 und 7,3 Tagen, das Resultat der Impulsübertragung nach einer Kollision mit einem anderen Körper. Am 29.9.2004 nähert sich Toutatis der Erde bis auf 1,5 Mill. km.
- Bilder: toutatis.gif: Asteroid 4197 Toutatis nach erdgebundenen Radarbeobachtungen
toutmap1.gif: Projektion von 4197 Toutalis
4769 Castalia (1989 PB)
Castalia wurde 1989 von E.F. Helin entdeckt und im selben Jahr aus einer Entfernung von 5,6 Mill. km mittels Radarbeobachtungen kartographiert. Er kreuzt die Erdbahn und umläuft die Sonne auf einer exzentrischen Bahn (Exzentrität: 0,483) in einer mittleren Entfernung von 82,5 Mill. km in 149,7 Tagen. Die Neigung seiner Bahn gegen die Ekliptik beträgt 8,9°. Er gehört zur Gruppe der Aten-Asteroiden (Erdbahnkreuzer mit Perioden von weniger als einem Jahr).
Castalia besitzt einen Durchmesser von 1,8 km * 0,8 km. Seine Masse wurde zu 5*1011 kg bestimmt. Der Asteroid besitzt in der Mitte seiner langen Achse eine tiefe Einschnürung, eventuell haben sich zwei etwa gleichgroße Körper zu einem Asteroiden vereinigt.
- Bild: castali1.gif: Asteroid 4769 Castalia, Projektion nach erdgebundenen Radarbeobachtungen
Missionen zu Asteroiden
Galileo passiert auf seinem Weg zu Jupiter am 29.10.1991 den Asteroid 951 Gaspra und am 28.8.1993 den Asteroid 243 Ida. Dabei wird ein Mond Idas entdeckt, der Dactyl benannt wird. Galileo ist die erste Sonde, die einen Asteroiden besucht.
1994 gerät die Sonde Clementine, nachdem sie den Mond in hoher Auflösung komplett kartographiert hat, außer Kontrolle und erreicht ihr Missionsziel, den Asteroiden Geographos, nicht.
NEAR wird am 17.2.1996 gestartet. Auf ihrem Weg zum Asteroiden 433 Eros, der ab 1999 ein Jahr lang aus dem Orbit erkundet werden soll, erreicht die Sonde am 27.5.1997 den Asteroiden 253 Mathilde, nimmt mehr als 300 Bilder auf und bestimmt Mathildes Masse. Im März 1996 wurde von NEAR der Komet Hyakutake observiert. Im Dezember 1998 hat die Sonde den Asteroiden Eros erreicht.
Die NASA stellt aktuelle Informationen zur Verfügung, ein newsletter kann kostenlos abonniert werden.
Die Sonde Deep Space 1, die im Juli 1998 gestartet wird, soll 1999/2000 nahe Vorbeiflüge an dem Asteroiden 3352 McAuliffe, dem Kometen P/West-Kohoutek-Ikemura und dem Planeten Mars durchführen.
Die Sonde Rosetta, die im Januar 2003 gestartet wird und den Kometen Wirtanen ein Jahr lang untersuchen wird, soll auf seinem Weg die Asteroiden 3840 Mimistrobell und 2430 Shipka passieren.
Die Sonde Muses-C soll im Januar 2002 gestartet werden, auf dem Asteroiden Nereus landen und Proben zur Erde transportieren.
Quellen:
Hamilton, C.J. (1997): Views of the Solar System. http://bang.lanl.gov/solarsys
National Space Science Data Center (1997): Planetary Fact Sheets. Asteroid Fact Sheet.
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet
National Space Science Data Center (1997): NSSDC Master Catalog Spacecraft.
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/database
dtv-Atlas zur Astronomie (1990). DTB-Verlag, München, 10. Auflage
Herausgeber der Enzyclopädie für Naturwissenschaft und Technik (EN&T) ist der ecomed-Verlag, Rudolf-Diesel-Str. 3, D-8689 Landsberg (http://www.ecomed.de/journals.htm)
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