Lernen Sie die Asteroiden kennen: Der Hauptgürtel

Der Asteroidengürtel

Der Haupt-Asteroidengürtel ist eine Region des Sonnensystems zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, die die größte Konzentration an felsigen Himmelskörpern, sogenannten Asteroiden, enthält. Dieses faszinierende Gebiet bietet wertvolle Einblicke in die Bedingungen, die während der Entstehung des Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren herrschten.

Entstehung und Komposition

Der Hauptgürtel bildete sich aus demprotoplanetare Scheibedie die junge Sonne umgab. Der Gravitationseinfluss des Jupiter verhinderte, dass sich die Materialien zu einem Planeten ansammelten, und hinterließ stattdessen Fragmente unterschiedlicher Größe.

Entdeckung und Erforschung

Die ersten Entdeckungen

Die erste Entdeckung eines Asteroiden erfolgte am 1. Januar 1801Giuseppe Piazzi(1746-1826) beobachtete Ceres vom Palermo-Observatorium aus. Kurz darauf wurden zu Beginn des 19. Jahrhunderts weitere Objekte wie Pallas, Juno und Vesta identifiziert.^eJahrhundert, wodurch nach und nach die Existenz einer an kleinen Körpern reichen Region zwischen Mars und Jupiter nachgewiesen wurde.

Entwicklungen im 20. Jahrhundert^eJahrhundert

Während des 20^eJahrhundert ermöglichte der Einsatz der astronomischen Fotografie und der ersten Computer eine erhebliche Beschleunigung der Volkszählung. Dank automatisierter Umfragen wie LINEAR, Pan-STARRS und dem zukünftigen LSST (Legacy-Übersicht über Raum und Zeit) wurden Hunderttausende Hauptgürtel-Asteroiden katalogisiert.

Weltraummissionen

Mit der Mission begann die direkte Erkundung durch RaumsondenGalilei(NASA, gestartet 1989), das die ersten nahen Vorbeiflüge durchführte: Gaspra im Jahr 1991 und Ida im Jahr 1993. Diese Beobachtungen bestätigten die morphologische Vielfalt und die gebrochene Natur der kleinen Körper.

In jüngerer Zeit die MissionDämmerung(NASA, 2007–2018) untersuchte Vesta (2011–2012) und dann Ceres (2015–2018) in einer erweiterten Umlaufbahn und enthüllte komplexe geologische Strukturen, Salzvorkommen und Hinweise auf Kryovulkanismus.

Größen der Hauptgürtel-Asteroiden

Eine hierarchische Verteilung

Asteroiden des Hauptgürtels weisen eine extrem breite Größenverteilung auf, deren Durchmesser von weniger als einem Kilometer bis zu fast 1000 km reicht. Die größten Körper – Ceres (~940 km), Vesta (~525 km), Pallas (~512 km) und Hygiea (~430 km) – allein machen mehr als 50 % der Gesamtmasse des Gürtels aus. Allerdings handelt es sich bei den meisten Objekten um Fragmente von nur wenigen Kilometern, die durch eine intensive Kollisionsgeschichte entstanden sind.

Wie berechnet man die Anzahl der Asteroiden?

Die Anzahl der Asteroiden mit einem Durchmesser größer als \(D\), bezeichnet als \(N(>D)\), folgt ungefähr aPotenzgesetz: \( N(>D) \propto D^{-q} \) wobei der Exponent \(q\) je nach betrachtetem Größenbereich variiert. Für kleine Körper (\(D < 10 \, km\) ) ist \(q \ungefähr 2,5{-}3\), was eine an kleinen Fragmenten reiche Population widerspiegelt. Bei den größeren (\(D > 100 \, km\) ) ist die Steigung geringer, was die Seltenheit dieser primitiven Objekte widerspiegelt, die nicht vollständig fragmentiert wurden.

• Riesige Körper( \(D > 400 \, km\) ): Es sind nur 4 Riesenkörper bekannt: Ceres, Vesta, Pallas und Hygiea. Sie behalten eine innere Struktur bei, die in Schichten differenziert ist: Metallkern, Silikatmantel, Kruste.
• Große Asteroiden( \(100 \, km < D < 400 \, km\) ): Diese Objekte sind selten, aber dominant in ihrer Masse, etwa 200 Objekte im gesamten Hauptgürtel, einschließlich Interamnia (~330 km), Euphrosyne (~260 km). Dies sind die „Überlebenden“ der frühen Phasen der Akkretion.
• Durchschnittliche Körper( \(100 \, km < D < 50 \, km\) ): ungefähr 2.000 Asteroiden.
• Durchschnittliche Körper( \(10 \, km < D < 50 \, km\) ): ungefähr 20.000 Asteroiden.
• Kleine Körper( \(1 \, km < D < 10 \, km\) ): Modelle sagen etwa 1 bis 2 Millionen Objekte voraus, von denen bisher nur ein Bruchteil katalogisiert ist.
• Sehr kleine Körper( \(10 \, m < D < 1 \, km\) ): Der Hauptgürtel enthält etwa 500 Milliarden kleine Körper mit einem Durchmesser von 10 m bis 1 km.

Diese Schätzungen veranschaulichen die Hierarchie: Je kleiner wir werden, desto schneller wächst die Bevölkerung. Diese Fülle an kleinen Objekten speist den Fluss kontinuierlichMeteoroidenvon der Erde aus beobachtet. Nicht zu verwechseln mit Meteoriten, bei denen es sich um Fragmente von Himmelskörpern handelt, die durch die Atmosphäre fliegen und die Erdkruste erreichen.

Übersichtstabelle der Asteroidengrößen und -massen

Trojanische Asteroiden des Hauptgürtels

Was ist ein trojanischer Asteroid?

Trojanische Asteroiden sind kleine Körper, die die Umlaufbahn eines Planeten oder eines massereicheren Asteroiden teilen und sich um Punkte des Gravitationsgleichgewichts, sogenannte Lagrange-Punkte, befinden. Im Sonnensystem sind die Trojaner des Jupiters die bekanntesten, aber es gibt auch Trojaner, die mit dem Mars und bestimmten großen Asteroiden des Hauptgürtels in Verbindung gebracht werden.

Die Hauptgürtel-Trojaner

Einige der großen Asteroiden des Hauptgürtels haben ihre eigenen „Trojaner“: kleine koorbitale Satelliten, die in den stabilen Gravitationszonen um die Punkte L4 und L5 stabilisiert bleiben und sich ±60° vor oder hinter dem Hauptasteroiden in seiner Umlaufbahn befinden. Zum Beispiel,Tyrannisieren(ein trojanischer Asteroid vom Jupiter) hat einen kleinen Begleiter, aber im Hauptgürtel existieren ähnliche Konfigurationen in kleinerem Maßstab.

Ursprung und Dynamik

Diese Körper entstanden wahrscheinlich aus dem gleichen Material wie ihr Mutter-Asteroid oder wurden während der Geschichte des Hauptgürtels durch Gravitationswechselwirkungen eingefangen. Numerische Simulationen zeigen, dass Trojaner über Milliarden von Jahren stabil bleiben können, vorausgesetzt, die Umlaufbahn des Hauptasteroiden ist relativ kreisförmig und wird nicht übermäßig durch Jupiter gestört.

Aktuelle und zukünftige Projekte

Aktuelle und zukünftige Missionen, wie zLucy(NASA, gestartet im Jahr 2021) undHera(ESA, geplant für 2026) wird dazu beitragen, unser Verständnis der Evolutionsprozesse kleiner Körper und ihrer Rolle in der dynamischen Geschichte des Sonnensystems zu verfeinern.

Zukünftige Missionen erwägen den Abbau von Asteroiden nach Edelmetallen und Wasserressourcen, die in Treibstoff für Langstreckenreisen in den Weltraum umgewandelt werden können.