Asteroizii - familia micilor planete

1. Se cautã o planetã


Sfirsitul secolului 16 si inceputul secolului 17...Desi trecuse un secol de cind Nicolas Copernic crease o "lume nouã" in care Pãmintul nu mai ocupa locul central in Univers, asa cum fusese asezat parcã dintotdeauna, doctrina copernicianã isi fãcea incã cu greu loc in lumea celor ce reprezentau stiinta oficialã a vremii.

Proaspãtul absolvent al Universitãtii din Tübingen, Johann Kepler (1571-1630), era un adept convins al ideilor lui Copernic. Il atrãgeau in mod deosebit problemele legitãtilor cantitative in naturã si in primul rind numãrul, mãrimea si legile miscãrii corpurilor ceresti ca o expresie a acestor legitãti. In anul 1619 Kepler formuleazã definitiv legea a treia care ii poartã numele, celelalte douã legi fiind enuntate cu 10 ani mai decreme. Aceastã lege exprimã legãtura dintre perioadele de revolutie ale planetelor si distantele lor medii fatã de Soare. Valorile absolute ale acestor distante nu-i erau cunoscute lui Kepler, ci numai cele relative, luindu-se ca unitate de mãsurã distanta de la Pãmint la Soare, respectiv unitatea astronomicã, a cãrei valoare in kilometri nu era incã determinatã. Si operind cu aceste valori, mintea iscoditoare a lui Kepler, adept al "armoniei universale", nu a putut lãsa neobservatã - fãcind insiruirea acestor valori pentru cele 6 planete cunoscute la acea datã - neconcordanta ce apãrea in exprimarea distantelor dintre Marte si Jupiter. El nu a ezitat sã prevadã existenta unei planete necunoscute in golul existent intre orbitele celor douã planete, mentionind acest fapt in lucrarea "Prodromus dissertationum continens misterium cosmographicum", apãrutã in anul 1596. Astronomii acelor timpuri au cãutat sã descopere planeta necunoscutã, dar fãrã succes.

In anul 1772 apare un element nou, ce pledeazã decisiv in favoarea existentei unei asemenea planete. In acest an este formulatã "legea lui Titius si Bode". Aceasta, formulatã impropriu "lege", este de fapt o regulã empiricã ce redã distantele medii ale planetelor fatã de Soare, exprimate in unitãti astronomice. Pentru aceasta se considerã cifra zero, urmatã de progresia geometricã avind primul termenegal cu unitatea si ratia egalã cu 2. Inmultind termenii acestui sir cu 0,3 si adãugind la fiecare cantitatea 0,4 se obtine sirul Titius-Bode, ale cãrui valori, comparate cu distantele reale ale planetelor fatã de Soare, sunt redate in tabloul de mai jos:

Planeta
Mercur
Venus
Panint
Marte
?
Jupiter
Saturn
Uranus
Distanta Titius-Bode
0,4
0,7
1,0
1,6
2,8
5,2
10,0
19,6
Distanta realã (u.a.)
0,4
0,7
1,0
1,5
?
5,2
9,5
(19,2)

Tabelul prezenta initial douã semne de intrebare: la distanta 2,8 si la distanta 19,6. In anul 1781, William Herschel descoperã, dincolo de Saturn, planeta Uranus. Distanta sa fatã de Soare este de 19,2 unitãti astronomice. Era evident dupã aceastã descoperire cã la distanta de 2,8 unitãti astronomice trebuie sã existe o planetã, incã necunoscutã.

Astãzi se stie cã legea Titius-Bode nu are o fundamentare stiintificã ci, asa cum am mentionat, doar un caracter empiric. Astfel, distantele planetelor Neptun si Pluton nu corespund acestor reguli. Iar incercãrile, mai vechi sau mai noi, fãcute de a se obtine distantele planetare pornind de la consideratii teoretice, nu au dus la vreun rezultat. Dar, exceptind aceste ultime douã planete, respectiva regulã concordã intru totul cu distantele planetelor fatã de Soare.

Sã revenim insã la sfirsitul secolului 18. In anul 1796 astronomul german Franz von Zach a convocat la Gotha mai multi astronomi din diferite tãri europene, propunindu-le sã caute planeta in mod sistematic.

Cu toate acestea descoperirea mult asteptatã nu a fost fãcutã de una din echipele antrenate in aceastã cãutare, ci de astronomul italian Giuseppe Piazzi, directorul Observatorului din Palermo (Sicilia), care cunostea insã planul propus de Zach. In noaptea de 1 ianuarie 1801 el descoperã in constelatia Taurul un nou obiect ceresc. Initial a crezut cã este vorba de o cometã, anuntqndu-si descoperirea ca atare. Stirea a ajuns insã cu intirziere la ceilalti astronomi, inclusiv la Bode,care a stabilit primul cã obiectul ceresc descoperit este chiar planeta cãutatã. Dar la acea datã (trecuserã deja douã luni) ea nu mai putea fi observatã, apropiindu-se de conjunctia cu Soarele. Prilej pentru tinãrul matematician K.F.Gauss sã-si punã in valoare talentul deosebit, reusind, pe baza putinelor observatii existente, sã calculeze efemerida noii planete printr-o metodã originalã. In ultima zi a anului 1801, planeta a putut fi reobservatã la locul indicat de calculele lui Gauss. Ea a primit numele de Ceres, cel al zeitei romane a abundentei.

Problema pãrea rezolvatã. Ceres, chiar dacã avea dimensiuni foarte mici, se afla intr-adevãr la 2,8 unitãti astronomice distantã de Soare.

Dar...La 28 martie 1802 Olbers descoperã, in aceeasi regiune dintre Marte si jupiter, o a doua micã planetã, Pallas.

In continuare lucrurile se precipitã si mai mult. In anul 1804 este descoperitã planeta micã Juno, iar in 1807, planeta Vesta. Toate la distanta medie de 2,8 unitãti astronomice. In plus, orbitele acestor mici planete, desi diferite, se apropie foarte mult in douã puncte diametral opuse. Olbert nu a intiriat sã tragã concluzia cã toate aceste mici planete ar avea o origine comunã:dezintegrarea unei planete mari, care inconjura Soarele pe acea orbitã. Planetã care, dacã ar mai fi existat, s-ar fi numit Faeton.

2. Briul asteroizilor


Si astfel, Sistemul solar si-a dezvãluit existenta unei noi categorii de membri: micile planete (planetoizii) sau asteroizii, ultima denumire fiind datã datoritã aspectului lor stelar.


La sfirsitul secolului trecut se cunosteau deja peste 400 de asteroizi, la mujlocul secolului nostru erau inregistrati cam 1500, iar in prezent sunt catalogati peste 2500. Majoritatea asteroizilor descriu orbite cuprinse intre cele ale lui Marte si Jupiter. Densitatea mai mare a acestora este cuprinsã intre 2,3 si 3 unitãti astronomice. Dar distributia lor nu este uniformã, neuniformitate provocatã de distanta relativ micã fatã de gigantul Jupiter. Apar astfel concentratii de asteroizi ce alterneazã cu zone lipsite de acestia. In esentã, pot fi decelate trei zone inelare. Prima, situatã la 2,37 unitãti astronomice, include un numãr redus de asteroizi, avind un volum mediu ridicat. Aici se gãseste si asteroidul Vesta. Al doilea inel, situat la 2,76 unitãti astronomice, are un numãr mai mare de componenti, inclusiv asteroidul Ceres, acestia avind insã un volum mai redus. Cel de al treilea inel, situat la 3,18 unitãti astronomice, cuprinde cel mai mare numãr de asteroizi, dar dimensiunile lor sunt foarte mici. S-a remarcat cã si aceste inele principale sunt strãbãtute de goluri, divizindu-se in alte inele mai inguste. Aceste goluri, remarcate pentru prima datã de astronomul american D. Kirkwood in anul 1858 si explicate teoretic de acesta, se numesc "golurile lui Kirkwood".

Din punctul de vedere al excentricitãtilor orbitelor asteroizilor, acestea urmeazã o distributie aproape normalã, cu un maxim ce corespunde valorii de 0,151. La un numãr de 2000 de asteroizi luati in considerare, doar 11 au excentricitãti foarte mari, orbitele lor fiind foarte alungite. Dintre acestia, asteroidul Icarus are excentricitatea 0,827.

O distributie similarã prezintãsi inclinãrile orbitelor asteroizilor, ce au o valoare medie egalã cu 9o,54. Valorile extreme sunt atinse de asteroizii Limburgia (i=0o,009) si Hidalgo (i=42o,6).
Asteroizii care prezintã valori apropiate ale elementelor lor orbitale, alcãtuiesc familiile de asteroizi.

Aceste "familii" sunt studiate cu toatã atentia, fiind foarte importante in formularea ipotezelor cosmogonice. In prezent se cunosc peste 30 de familii de asteroizi. Dintre acestia, cei care au valori apropiate pentru argumentul perigeului, se numesc curenti de asteroizi.

O familie foarte interesantã de asteroizi este grupul troianilor (ei purtind numele eroilor rãzboiului troian). In mecanica cereascã se demonstreazã cã existã puncte echidistante de libratie ale miscãrii lagrangiene. Astfel, dacã trei corpuri se miscã sub actiunea atractiilor lor reciproce, distantele dintre ele fiind egale, respectiv dacã cele trei corpuri se gãsesc invirfurile unui triunghi echilateral, aceastã proprietate se va pãstra intot timpul miscãrii, planul triunghiului mentinindu-si pozitia invariantã in spatiu. In cazul de fatã, considerind Soarele si planeta Jupiter, existã 15 asteroizi, troienii, care impreunã cu cele 2 corpuri ceresti formeazã in spatiu 2 triunghiuri echilaterale, cu laturile de 780 milioane kilometri, ei miscindu-se astfel tot pe orbita lui Jupiter la distante unghiulare de 60o, de o parte si de alta a liniei Soare-Jupiter. Mai exact, cele 2 grupri alcãtuiesc 2 roiuri de mici planete, care nu ocupã exact punctele lagrangiene, ci executã in jurul acestora miscãri periodice complicate cu perioade cuprinse intre 12 si 148 de ani. Asteroizii din prima grupã au cãpãtat nume de eroi greci, iar ceilalti, de eroi troieni. Dimensiunile troienilor variazã intre 272 Km (Patrocles) si 86 Km (Ajax).

Existã unii asteroizi care nu se incadreazã in distributiile de mai sus, orbitele lor prezentind particularitãti remarcabile. Astfel, asteroidul Eros, descoperit in anul 1898, are orbita, in cea mai mare parte, cuprinsã in interiorul orbitei planetei Marte. Avind o excentricitate de 0,22, asteroidul se poate apropia de Soare pinã la 1,13 unitãti astronomice. Din acelasi motiv, in unele situatii el se poate apropia si de Pãmint pinã la 23 milioane kilometri. Asteroidul Icarus, descoperit in anul 1949, a cãrui orbitã are excentricitatea 0,827, ajunge la afeliu la 1,97 unitãti astronomice, iar la periheliu, doar la 0,19 unitãti astronomice. Din aceastã cauzã, in dreptul periheliului temperatura la suprafata sa se ridicãpinã la 900oC; el devine incandescent si emite luminã rosie, simultan cu degajare de gaze. Asteroidul are o perioadã de revolutie in jurul Soarelui de 1,12 ani. in anul 1968 el s-a apropiat pinã la 6,4 milioane kilometri de Terra, putind fi observat si cu ajutorul radarului, cu care ocazie i s-a determinat si diametrul, care nu depãseste 0,5 Km. De altfel, nu este exclus ca unii bolizi gigantici ce au cãzut pe Pãmintsã fi fost in realitate asteroizi. Astfel, V.G.Fesenkov presupune cã atit bolidul de la Sihote Alinsk, cit si cel care a sãpat craterul din Arizona, au fost asteroizi ce au intersectat Pãmintul in drumul lor.

Prin contrast cu asteroizii prezentati mai sus, asteroidul Hidalgo are periheliul dincolo de orbita lui Marte, iar afeliul dincolo de orbita lui Saturn.

Acesti asteroizi excentrici ar putea deveni in viitor vehicule ideale pentru deplasarea comodã in spatiul cosmic a unor expeditii cu echipaj uman. Aceastã idee a fost avansatã chiar de K.E.Tiolkovski, pãrintele rachetei spatiale.

Din numãrul total al asteroizilor inventariati, 97% au perioadele de revolutie cuprinse intre 3 si 7 ani. Dar unii parcurgdrumul in jurul Soarelui in 14 ani, iar altii, in mai putin de un an.

3. Date fizice ale asteroizilor

Dimensiunile asteroizilor sunt foarte mici. Atit de mici, incitdoar primii 4 apar ca discuri minuscule in cele mai mari telescoape, toti ceilalti avind aspect stelar, de mici puncte luminoase.


Cel mai mare asteroid este Ceres, avind un diametru de 770 Km. Il urmeazã in ordine Pallas cu un diametru de 490 Km, Vesta cu 386 Km si Junona cu 193 Km. Din numãrul total al asteroizilor, peste 75% au diametre mai mici de 80 Km. 32 de asteroizi au diametre mai mari de 200 Km, iar 14 asteroizi au diametre mai mari de 240 Km.

Masa totalã a asteroizilor este de 0,1 mase terestre, iar din masa acestora, 10% reprezintã masa lui Ceres. In schimb, densitatea lor este comparabilã cu cea a planetelor de tip Pãmint, sau chiar mai mare.

Asteroizii cu dimensiuni mari au o formã aproximativ sfericã, dar cei mai multi dintre ei au forme neregulate. De asemenea, s-a stabilit cu certitidine cã unii dintre asteroizi au miscãri de rotatie in jurul unor axe proprii si cã altii pot fi corpuri duble sau multiple.

Diversii asteroizi prezintã mari deosebiri invididuale in structura fizicã. Mari deosebiri existã si in privinta strãlucirilor lor, acestea fiind date - asteroizii neavind luminã proprie - de capacitatea de reflexie a razelor solare pe suprafetele lor. Dintre acestia, cel mai mult iese in evidentã Vesta, care reflectã aproape 50% din lumina primitã de la Soare. Asteroizii fiind corpuri lipsite de atmosferã, deosebirile in capacitatea de reflexie trebuie atribuite insusi materialului din care se compun invelisurile acestora.

Viteza pe orbitã a asteriozilor este comparabilã cu cea a Pãmintului: 20 Km pe secundã.

4. Asteroidul Parvulesco

In prezent existã un sistem unic de notare a asteroizilor, propus de E.C.Bower in anul 1924. In acest sistem, fiecare asteroidnou descoperit este notat cu douã litere majuscule. Prima se schimbã dupã fiecare jumãtate de lunã, iar cea de a doua indicã, in ordine alfabeticã, ordinea descoperirii in jumãtatea de lunã consideratã. Dupã calcularea elementelor orbitei, asteroidul este numerotat si capãtã un nume.

Primii asteroizi descoperiti au primit nume mitologice feminine (Ceres, Pallas, Vesta). Dupã epuizarea acestor nume, s-au atribuit asteroizilor nume feminine obisnuite (Carolina, Vera), sau de tãri sau orase (Brasilia, Bavaria, Moscova). Nu rareori asteroizii au primit numele unor oameni celebri sau mari astronomi.

Deosebit de onorant pentru noi, va o confirmare a prestigiului de care se bucurã in lumea oamenilor de stiintãrezultatele unor valorosi astronomi romini, a fost atribuirea unuia dintre asteroizi a numelui Parvulesco, in memoria astronomului romin Constantin Al.Pirvulescu (1890-1945). [La data cind a fost scris - si a apãrut - acest articol, numele Constantin Pirvulescu, chiar dacã apartinea astronomului si nu politicianului care l-a infruntat pe dictator chiar la unul din congresele partidului comunist, era mai prudent sã nu fie mentionat. Din acest motiv atit autorul articolului, care a cunoscut-o indeaproape pe doamna Flora Pirvulescu, vãduva astronomului, cit si scriitorul I.M.Stefan, n-au acceptat acest stupid si nefiresc embargou, fiind nevoiti sã-si apere cu vehementã pozitia in fata obtuzitãtii factorilor de decizie in lumea literarã sau in cea a presei –n.a.]. Asteroidul a fost descoperit la 19 martie 1936de cãtre E.Delporte, directorul Observatorului Uccle din Belgia (descoperitorul in anul 1932 a asteroidului Amor), care intre anii 1929-1930 l-a avut colaborator pe rominul Pirvulescu. Asteroidul "2381 PARVULESCO 1936 EA" este mentionat in "Minor planets circulars" din 15 mai 1984/8799, editatã de Smithsonian Astrophysical OBservatory. De altfel, acest eveniment a fost prezentat in paginile revistei "Magazin" Nr.49 (1417) din 8 decembrie 1984. Astfel, dupã astronomii Spiru Haret, al cãrui nume este dat unui crater de pe fata invizibilã de pe Pãmint a Lunii, si Victor Daimaca, descoperitorul a douã comete ce ii poartã numele, in prezent si unul din asteroizi poartã numele unui astronom romin.

Si, pentru a rãmine in lumea celor ce au intrat in eternitate si in acest mod, sã mai mentionãm numele a 7 astronauti, care ne vor aminti vesnic, nouã si generatiilor viitoare, de ziua cind zborul lor s-a intrerupt brusc si tragic in ziua de 28 ianuarie 1986. "Cei 7 de pe Challenger" au dãruit numele lor asteroizilor Michael Smith, Francis Scobee, Ronald McNaie, Ellisoon Onizuka, Christa McAuliffe, Gregory Jervis, Judith Resnik.

5. Observarea asteroizilor

Initial observatiile asupra asteroizilor se fãceau pe cale vizualã. Incã inainte de sfirsitul secolului 19, s-a trecut la observarea lor pe cale fotograficã, procedeul fiind si in prezent cel mai des folosit,fiind si cel mai precis. Izolat au fost folosite si alte mijloace de observare a asteroizilor. Am mentionat deja folosirea radarului la apropierea din anul 1968 a asteroidului Icarus, iar in alte ocazii asteroidul Ceres a fost urmãrit si cu ajutorul radiotelescopului.

In afara scopurilor imediate, de obtinere sau de ameliorare a orbitelor lor, sau de studiere a structuriilor fizice, asteroizii sunt observati in mod sistematic pentru solutionarea unor probleme de bazã ale astrometriei. Astfel asteroiziiau fost folositi la determinarea cu precizie a distantei Pãmint-Soare, respectiv a mãrimii unitãtii astronomice. Aceastã distantã nu se poate calcula direct, ci prin intermediul paralaxei Soarelui. In acest sens pot fi folosite metode trigonometrice si metode dinamice. Anumiti asteroizi sunt idealiin acest caz atit prin aspectul lor stelar, deci punctiform, cit si prin faptul cã atunci cind se apropie foarte mult de Pãmint, au paralaxe usor de pus in evidentã. Obtinindu-se paralaxele acestora, se deduce cu usurintã paralaxa Soarelui. Prima observatie de acest gen a fost realizatã de germanul Calle in anul 1875, folosind datele observationale ale asteroidului Flora. Ulterior a fost folosit in acelasi scop asteroidul Eros. Calculele, efectuate intre anii 1931-1942 au dat pentru unitatea astronomicãvalori foarte apropiate de cea realã (care are valoarea de 149.597.870 kilometri), eroarea fiind doar de 0,01%.

Asteroizii sunt folositi in astrometrie si la determinarea pozitiilor planelor fundamentale in vederea alcãtuirii sistemului de coordonate precise pentru cataloage stelare, precum si in mecanica cereascã pentru determinarea, din perturbatii, a maselor planetelor mari.

Lucrãri in acest sens sunt efectuate si la Institutul Astronomic al Academiei Romine, ele fiind initiate incã din anul 1930. Cu ajutorul astrografului dublu din Bucuresti, avind diametrul obiectivului de 38 centimetri, distanta focalã de 6 metri si grosismentul de 1000x (putind fotografia asteroizi pinã la magnitudinea 14), sunt executatelucrãri de obtinere a pozitiilor precise ale asteroizilor in vederea determinãrii de cãtre centrele mondiale a orbitelor lor exacte si a pozitiilor planelor fundamentale.

6. Originea asteroizilor

Am mentionat in primul capitolipoteza potrivit cãreia asteroizii ar fi apãrut ca urmare a exploziei unei planete mari, planetã care a fost botezatã cu numele eroului legendar Faeton. S-a calculat cã dacã planeta Faeton ar fi existat cu adevãrat, ea ar fi avut un diametru de 6.000 kilometri, explozia sa producindu-se din cauze interne datorate radioactivitãtii naturale.

Conform unei alte ipoteze, asteroizii ar fi fragmente rezultate din ciocnirea citorva corpuri ceresti de tipul celor mai mari asteroizi cunoscuti. In acest caz asteroizii initiali au apãrut odatã cu formarea Sistemului solar.

Alti astronomi considerã cã in spatiul dintre Marte si Jupiter ar fi existat douã planete, una asemãnãtoare planetei Marte (sau Pãmintului), iar cealaltã de diametrul lui Ceres. Din ciocnirea acestor douã corpuri ceresti au rezultat corpuri mai mici care, ciocnindu-se la rindul lor, au dat nastere la corpuri din ce in ce mai mici. Aceastã ipotezã explicã si formarea unor familii de asteroizi.
In sfirsit, o ultimã ipotezã, referindu-se la perioada initialãa formãrii Sistemului solar, aratã cã prezenta planetei Jupiter a impiedicat formarea unei planete veritabile la distanta de 2,8 unitãti astronomice de Soare. Astfel, in procesul condensãrii initiale, orice masã care ar fi intrecut o anumitã limitã, ar fi fost ruptã de actiunea gravitationalã a lui Jupiter.

In prezent specialistii acordã o deosebitã atentie studierii originii acestor corpuri ceresti. Studii ce au la bazã aprecieri teoretice tinind cont de cele mai recente date observationale.

Sondele spatiale Pioneer 10 si 11, precum si Voiager 1 si 2, au traversat fãrã incidente briul de asteroizi in drumul lor spre granitele Sistemului solar, furnizind date deosebit de importantedespre aceste corpuri ceresti. Acest fapt ne indreptãteste sã sperãm ca viitoarele lansãri in directia briului de asteroizi sã contribuie decisiv la imbogãtirea cunostintelor noastre despre aceaste mici planete ce populeazã spatiul dintre Marte si Jupiter.

dr. Harald Alexandrescu