asteroides

1

Seminari d’Astronomia

I.E.S. Cid - València

2

1. Sistema Solar.1.1. Tipus de cossos i de matèria.

• Planetes (giren a l’entorn del Sol):– Planetes terrestres (Mercuri, Venus, Terra, Mart).– Gegants gasosos (Júpiter, Saturn, Urà, Neptú).

• Cossos menors (giren al voltant del Sol):– Objectes rocosos (asteroides i meteoroides).– Objectes de glaç (Plutó, objectes de Kuyper, cometes).

• Satel·lits (giren a l’entorn d’un planeta; 118+).• Matèria petita interplanetària (pols, material cometari, vent

solar…).

3

1.2. Repartiment de la massa del Sistema Solar.Sol: 99’8 % de la massa total del Sistema Solar.Júpiter: 0’14 % (71% de la massa planetària)Saturn: 0’04% (21%)Terra: 0’0004% (0’2%)

4

2. Formació del Sistema SolarHipòtesi nebular (Kant i Laplace).

•Núvol interstel·lar.•Col·lapse vers el centre -- Protoestel --Disc d’acreció.•Agrumollament gravitatori -- Planetesimals, mini-asteroides, pols....•Frontera del glaç: planetes terrestres / planetes gasosos.•1 M.a.: Vent solar agrana el gas dels planetes petits.

5

Nebulosa d’Orió: una zona amb intensa formació de sistemes estel·lars.

6

3. Objectes menors.

• Asteroides• Meteoroides• Cometes• Material menut

(pols interplanetària, restes cometàries,…)

7

Cometes:•composició: amb molts volàtils•òrbites: molt el·líptiques•dimensions:

nucli: 1 km, coma: 10.000 km

Pols interplanetària:•composició: restes sòlides de col·lisions d’asteroides•dimensions: microscòpiques

Descobriment d’objectes intermedis cometa/asteroide (2060 Chiron, objectes del Cinyell de Kuiper...).

8

4. Asteroides i meteoroides.

• Cossos més petits que els planetes, que giren a l’entorn del Sol (de vegades es denominen planetes menors).

• “Asteroide” = “similar a un estel” (contràriament als cometes, no emeten una cua de gas i pols).

• Meteoroides: menuts (<10m?).

Asteroides: grossos (>10m?).

• Rocosos o metàl·lics (proporcions diverses), formats per material remanent de la formació del sistema solar.

• La majoria se situen entre Mart i Júpiter (Cinyell Principal).

4.1. Què són?

9

10

Dimensions:De 1000 km (Ceres) a 7 m (el menor catalogat), i fins al límit amb la pols interplanetària.

Massa:En total, 1/12 de la de la Lluna.

Nombre:De més d’1 km de diàmetre: aproximadament 1 milió.

Forma:Els més grossos: arrodonits.Els <150 km: allargassades o irregulars (hi han moltes sorpreses!) .

Superfície clapejada d’impactes:Com que no tenen atmosfera ni renovació de l’escorça, les marques d’impacte hi romanen per sempre.

11

12

• Òrbites:

Més el·líptiques i més inclinades que els planetes (en general).

El més inclinat és 1580 Betúlia: 52º.

L’òrbita de 944 Hidalgo arriba fins a l’òrbita de Saturn (els Centaurs encara la tenen mès elongada).

Altres (Aten, Icarus,…) s’acosten al Sol més que la Terra.

Giren en la mateixa direcció que els planetes.

13

4.2. Formació d’asteroides i meteoroides.Material “sobrer” del període de formació del Sistema Solar (fa uns 5000 milions d’anys).

+Restes de col·lisions posteriors.

14

15

16

4.3. Descobriment dels asteroides.

• Giuseppe Piazzi (1801): Ceres(el més massiu).

• En anys posteriors: Pal·las, Vesta, Juno,...

• Finals segle XIX: arriben a diversos centenars.

• Actualment, se’n troben centenars més cada any (petits).

17

18

4.4. Quants asteroides coneixem?

• Es calcula que n’hi poden haver 1 milió de més d’1 km.

• Entre 10 km i 100 km: en coneixem el 50%• >100 km: en coneixem el 99%• >200 km de diàmetre: 26

19

5. El Minor Planet CenterDepén de la Unió Astronòmica Internacional.Seu a Massachusetts.Arreplega dades sobre asteroides (posició, òrbita, descobridors…).Denominació dels asteroides:

Nom provisional (per exemple: 1998 KY26).

Determinació de l’òrbita.

Nom definitiu (per exemple: 433 Eros).

Institut Astronòmic de Sant Petersburg: base de dades de tots els asteroides catalogats.

20

6. Classes d’asteroidesAsteroides primitius:

- Interior metàl·lic.- Escorça rocosa.- Part intermèdia barrejada.

(col·lisions provoquen diversitat de composicions dels fragments).

Classes d’asteroides:Tipus C ( = carbonacis).

Són més del 75% de tots els asteroides.Tipus S ( = silicis).

Fe i Ni barrejats amb silicats de Fe.Són el 17% dels coneguts.

Tipus M ( = metàl·lics).Fe i Ni purs.

Tipus rars: P (vermellosos), D (molt foscos),...

21

7. Agrupacions d’asteroides

• Cinyell Principal.• Troians.• Grup dels Centaurs.• NEOs.

22

7.1. El Cinyell Principal

La Llei de Titius-Bode.seqüència: 0 3 6 12 24 48 96 192+4: 4 7 10 16 28 52 100 196dist.real: 3’9 7’2 10 15’2 --- 52 95 192planeta: Mer Ven Ter Mar --- Jup Sat Urà

23

24

Cinyell Principal:

s’hi concentra la gran majoria d’asteroides.

Densitat irregular:Buits de Kirkwood (ressonàncies).

Famílies d’Hirayama (esmicolament de cossos anteriors).

verd: asteroides

roig: NEOs

punt blau: troians

quadrat blau: cometa

25

Formació del cinyell principal.

• La influència gravitatòria de Júpiter va impedir la formació d’un planeta entre Mart i Júpiter, l’actual zona del Cinyell Principal (dispersava els planetèsims).

• Descartada la teoria de l’esmicolament d’un planeta ja format.

26

7.2. Troians.

27

Punts de Lagrange.

•Llocs en què un cos menut pot romandre en repòs al pla orbital de 2 cossos molt més massius.

•Compensació:

força gravitatòria + força centrífuga acceleració total=0

•Punts L1, L2, L3: equilibri inestable.

•Punts L4, L5: equilibri estable.

28

8. Alguns asteroides notables

1 Ceres.

4 Vesta.

1998KY26.

2002NY40.

243 Ida i Dactyl.

4769 Castalia.

90 Antiope.

4179 Toutatis.

216 Kleopatra.

253 Mathilde.

2060 Chiron.

5154 Pholus.

29

1 Ceres

El el més voluminós i el primer descobert.

Arrodonit; fa uns 1000 km de diàmetre.

Conté més del 25% de la massa de tots els asteroides.

Orbita el Sol en 4’6 anys.

(N’hi ha poca més informació)

8.1. Els grans.

30

4 Vesta Uns 500 km de diàmetre.

31

1998 KY268.2. Els darrers.

32

2001 KX76

33

2002 NY40

34

243 Ida…8.3. Asteroides amb satèl·lits

35

…amb Dactyl

36

37

Any 2000: en realitat és un asteroide doble (dos rocs d’uns 80 km de llarg separats per 150 km).

Orbiten a l’entorn del centre de masses cada 16’5 hores.

Imatges del telescopi Keck, de Hawaii, amb tècniques d’òptica adaptativa).

90 Antiope: un vell conegut del Cinyell Principal.8.4. Asteroides dobles.

38

4769 Castalia

8.5. Formes estranyes.

39

4769 Castalia

40

4179 Toutatis

41

216 Kleopatra

42

216 Kleopatra

43

253 Mathilde

44

253 Mathilde

45

8.6. Asteroides esdevinguts satèl·lits d’un planeta

Els satèl·lits externs de Júpiter (ja en són més de 30!), Saturn, Urà i Neptú.

Phobos i Deimos comparats amb Gaspra i Ida, a la mateixa escala.

46

Phobos

47

8.7. Grup dels Centaures.

Orbiten entre Júpiter i Saturn.

Entre asteroides i cometes.

2060 Chiron:

• 1989: hi apareix una “coma” de gas i pols.

• Denominació doble: 2060 Chiron = 95P/Chiron.

• Té 200 km de diàmetre.

5154 Pholus.

48

49

9. Exploració dels asteroides.

9.1. Expedicions acomplertes.Galileo (de camí vers Júpiter).

1991 oct.: 951 Gaspra (del Cinyell Principal), sobrevol.1993 ago.: 243 Ida (id.): sobrevol.

NEAR.

1997 juny: 253 Mathilda (Cinyell Principal), sobrevol.1998 des.: 433 Eros, falla posar-se en òrbita d’Eros.2000 feb.: 433 Eros, en òrbita d’Eros; 14 feb.: hi aterra.

Deep Space (propulsió iònica).1999 jul.: 9969 Braille, sobrevol.

Cassini (de camí vers Saturn).2000 gen,: 2685 Masursky, sobrevol.

50

Gaspra951 Gaspra

51

9.2. Expedicions futures.

Muses-C (japonesa).Portarà una mostra de 4660 Nereus el 2007.

Rosetta (europea).Vers el cometa Wirtanen (l’assolirà el 2008).Farà flyby de 140 Siwa i de 4979 Otawara (el 2006).

Dawk (USA).Òrbita a l’entorn de 4 Vesta (2010) i 1 Ceres (2014).

52

I la psicosi de l’impacte: Don Quijote, Earthguard 1,…!

53

433 Eros des de la NEAR

9.3. Cita entre la sonda NEAR i l’asteroide 433 Eros.

54

433 Eros

55

433 Eros

56

433 Eros

57

433 Eros

Sonda NEAR a 204 km de distància.

Els menors detalls: 20 m.

Cràter: 5 km d’ample.

Gravetat: 1/1000 de la de la Terra (el cràter és saltable).

58

433 Eros

59

433 Eros

A 50 km d’Eros.

Ample: 1’3 km.

Detalls: 4 m.

65 m

60

433 Eros

61

433 Eros

62

433 Eros

63

433 Eros

64

433 Eros

65

433 Eros

66

433 Eros

67

433 Eros

68

69

433 Eros12 metres

70433 Eros

71

72

433 Eros

73

433 Eros

74

433 Eros (40 x 14 x 14 km)

Misteriosa zona enclotada:

-És recent (no hi ha gaires cràters).

-Què són els sécs longitudinals?

Els misteris d’Eros

75

433 Eros

76

El cor d’Eros.

77

10. Near Earth Objects (NEOs) i el perill d’impactes.

• Què són?• Perillositat dels NEOs: avaluació• Plans de prevenció

NEO: asteroide l’òrbita el·líptica del qual travessa la de la Terra.

N’hi ha més de 300 identificats.

78

79

Asteroide 1998 WT24: el desembre de 1998 va passar a prop de la Terra (tanmateix, més enllà de l’òrbita de la Lluna). Visible amb binoculars, mesurava 1 km aproximadament

80

Una bona peça: l’agost del 1999 l’asteroide 1999 JM8, de 4 km de llarg i completament desconegut anteriorment, va passar a 8’5 milions de km de la Terra.

81

Dimensions de NEOs:

1036 Ganymede: 32 km.

433 Eros: 33x13x13 km.

Mínim catalogat: 7 m.

NEOs “famosos”:

4179 Toutatis: 2 cossos en contacte.

4660 Nereus: la sonda Muses-C en portarà una mostra.

4769 Castalia: el “cacauet”.

9969 Braille: visitat per la Deep Space1.

2000 SG344: resulta ser la deixalla d’un coet Apollo...

82

83

84

85

86

11. Aprofitament econòmic dels asteroides...

87

88

89

12.1. Un embarbussament terminològic

Meteoroides:

Fragments d’asteroides o de cometes en òrbita al voltant del Sol (en particular, interessen els que interseccionen amb l’òrbita de la Terra).

Meteor:

Meteoroide que es “crema” en penetrar a l’atmosfera ( = estel fugaç).

Meteòrit:

Fragment de meteoroide que sobreviu al fregament i arriba a la superfície terrestre.

12. Meteoroides, meteors i meteòrits.

90

91

92

Els bòlids o boles de foc

93

94

12.2. Pluges d’estels.

95

96

97

98

12.3. Classes de meteòrits.

Oxygen 49%Silicon 26%Aluminum 7.5%Iron 4.7%Calcium 3.4%Sodium 2.6%Potassium 2.4%Magnesium 1.9%

Oxygen 36%Iron 26%Silicon 18%Magnesium 14%Aluminum 1.5%Nickel 1.4%Calcium 1.3%

Iron 91%Nickel 8.5%Cobalt 0.6%

Earth's crust Stony meteorite Iron meteorite

99

100

101

12.4. Impactes i efectes dels impactes.

• Un fenomen permanent.• Efectes dels grans impactes.

102

La Terra primitiva: bombardeig constant de grans meteòrits.

103

Canvis climàtics induïts per impactes d’asteroides o cometes.

104

La mare de tots els impactes: formació de la Lluna.

105

106

107

108

109

110

111

Tunguska

1908

1998

112

113

114

115

116

117

118

120

121

Fi.

53

433 Eros