Ceres (Zwergplanet)

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(1) Ceres
Der Zwergplanet Ceres, Aufgenommen mit dem Hubble Space Telescope.
Eigenschaften des Orbits (Simulation)
Orbittyp	Hauptgürtelasteroid
Große Halbachse	2,766 AE
Perihel – Aphel	2,544 – 2,987 AE
Exzentrizität	0,080
Neigung der Bahnebene	10,586°
Siderische Umlaufzeit	4 a 219 d 15 h
Mittlere Bahngeschwindigkeit	17,909 km/s
Physikalische Eigenschaften
Durchmesser	975 x 909 km
Masse	9,35 × 1020 kg
Albedo	0,09
Mittlere Dichte	2,077 g/cm³
Rotationsperiode	9 h 4 m 30 s
Absolute Helligkeit	3,34
Spektralklasse	C-Typ
Geschichte
Entdecker	Giuseppe Piazzi
Datum der Entdeckung	1. Januar 1801

(1) Ceres ist ein Zwergplanet und mit einem Äquatordurchmesser von 975 km das größte Objekt im Asteroiden-Hauptgürtel. Ceres wurde am 1. Januar 1801 von Giuseppe Piazzi als erster Kleinplanet entdeckt, galt lange als Asteroid und wird seit 2006 zur Gruppe der Zwergplaneten gezählt. Sie ist benannt nach der römischen Göttin des Ackerbaus Ceres.

Inhaltsverzeichnis 1 Entdeckung 1.1 Benennung 2 Umlaufbahn 3 Beschaffenheit 3.1 Größe und Masse 3.2 Oberfläche 3.3 Zusammensetzung 4 Aspekte 5 Ausblick 6 Referenzen 7 Literatur 8 Weblinks

Entdeckung

Schon Johannes Kepler vermutete in der „Lücke“ zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter einen Planeten, und die Entdeckung der Titius-Bode-Reihe um 1770 bestärkte derartige Vermutungen. Die von den Astronomen Franz Xaver von Zach und Johann Hieronymus Schröter gegründete „Himmelspolizey“ machte sich ab 1800 daher gezielt auf die Suche nach dem vermuteten Planeten: Der Bereich um die Ekliptik wurde in 24 Abschnitte geteilt. Jeder dieser Abschnitte wurde einer Sternwarte zugeteilt, die ihn nach dem Planeten absuchen sollte. (Lit.: Hoskin, 1993) Piazzi, der das Objekt zunächst für einen Kometen hielt, gelang seine Entdeckung allerdings zufällig, während der Überprüfung eines Sternkataloges in der Neujahrsnacht 1801. (Lit.: Foderà et. al., 2002)

Nachdem Piazzi den neuen Himmelskörper aufgrund einer Erkrankung bald wieder aus den Augen verlor, gelang es Carl Friedrich Gauß mit Hilfe der von ihm entwickelten Methode der kleinsten Quadrate, eine gute Bahnbestimmung vorzunehmen, wodurch Ceres am 7. Dezember 1801 durch von Zach wieder aufgefunden werden konnte. (Lit.: Brosche, 2002) Wie sich herausstellte, bewegt sich Ceres tatsächlich zwischen Mars und Jupiter, genau in dem von der Titius-Bode-Reihe vorhergesagten Abstand, um die Sonne. Ceres wurde daher, wie der 1781 entdeckte Uranus, für einen Planeten gehalten, womit sich die Anzahl der Planeten im Sonnensystem zunächst auf acht erhöhte. Erst als die Zahl der zwischen Mars und Jupiter gefundenen Himmelskörper um 1850 rasch anstieg, setzen sich für diese Objekte die Bezeichnungen „Kleine Planeten“, „Kleinplaneten“, „Planetoiden“ oder „Asteroiden“ durch, womit auch Ceres ihren Status als Planet verlor. Eine Neufassung des Planetenbegriffs durch die IAU, die aufgrund der Entdeckung weiterer Himmelskörper in der Größenklasse Plutos nötig wurde, führte dazu, dass Ceres, gemeinsam mit Pluto und Eris, nun als Zwergplanet klassifiziert wird.^[1]

Benennung

Piazzi benannte den von ihm entdeckten Himmelskörper zunächst Ceres Ferdinandae, nach Ceres, der römischen Göttin des Ackerbaus und Patronin der Insel Sizilien, und zu Ehren von König Ferdinand IV von Neapel, der 1798 nach Palermo geflohen war. In Deutschland schlug Johann Elert Bode den Namen Juno vor (der dann für den dritten Asteroiden, (3) Juno, aufgegriffen wurde), für kurze Zeit war auch der Name Hera in Gebrauch (der später an (103) Hera vergeben wurde). Von Zach stellte aber klar, dass „Herr Prof. Piazzi nunmehr sein eigenes Kind getauft hat, [...] wozu er als erster Entdecker offenbar das Recht hat“. (Lit.: Schmadel, 2003) Da die Ehrung von König Ferdinand in anderen Nationen aber auf Widerstände stieß, wurde dieser Namensteil bald fallen gelassen.

Im Jahre 1803, also zwei Jahre nach der Entdeckung von Ceres, wurde das chemische Element Cer entdeckt und nach diesem Asteroiden benannt.

Umlaufbahn

Ceres bewegt sich in der Mitte des Asteroidengürtels, in einem mittlerem Abstand von 2,77 AE, in 1.682 Tagen um die Sonne. Die Periheldistanz beträgt 2,54 AE, die Apheldistanz 2,99 AE. Die Umlaufbahn ist um 10,6° gegen die Ekliptik geneigt, die Bahnexzentrizität beträgt 0,080.

Die synodische Periode von Ceres liegt bei 467 Tagen. Während der Opposition ist sie zwischen 1,59 AE und 2,00 AE von der Erde entfernt und erreicht eine scheinbare Helligkeit von bis zu 6,7^mag. Ceres kann daher bereits mit einem Fernglas oder einem kleinen Teleskop aufgesucht werden.

Beschaffenheit

Größe und Masse

Ceres ist das größte und massenreichste Objekt des Asteroidengürtels im inneren Sonnensystem. Für die Masse wurde ein Wert von 4,70±0.04×10^-10 Sonnenmassen (9,35×10²⁰ kg) publiziert. (Lit.: Michalak, 2000) Ceres hat damit etwa 3,5 mal mehr Masse als der zweitschwerste Asteroid (4) Vesta, und vereinigt etwa 30 % der Gesamtmasse des Asteroidengürtels in sich.

Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble haben gezeigt, dass Ceres beinahe kugelförmig ist, mit einem Äquatorradius von 487 km und einem Polarradius von 455 km (±5 km). (Lit.: Parker et. al., 2004) Die Rotationsperiode beträgt 9,075 Stunden, die mittlere Dichte wird mit 2,077±0,036 g/cm³ angegeben.

Oberfläche

Ceres besitzt eine dunkle kohlenstoffreiche Oberfläche mit einer Albedo von 0,09. Radarbeobachtungen haben ergeben, dass die gesamte Oberfläche gleichmäßig von pulverigem Regolith bedeckt zu sein scheint. (Lit.: Mitchell et. al., 1996) Herausragende oder isolierte Oberflächenmerkmale wurden erst im Jahr 2001 nach Beobachtungen mit dem Hubble Space Telescope festgestellt: Es zeigte sich ein dunkler Fleck mit einem Durchmesser von etwa 250 km, der zu Ehren des Entdeckers von Ceres „Piazzi“ benannt wurde. (Lit.: Parker et. al, 2002) Weitere Beobachtungen mit Hubble in den Jahren 2003 und 2004 ermöglichten die Erstellung einer Karte, die neben „Piazzi“ und einem auffälligen, hellen Fleck mit rund 400 km Durchmesser zahlreiche kleinere Oberflächenmerkmale zeigt, deren Ursprung noch unbekannt ist. (Lit.: Li et. al., 2005)

Zusammensetzung

Die Messungen des Weltraumteleskops Hubble lassen auch Rückschlüsse auf die Zusammensetzung von Ceres zu: Man geht davon aus, dass es sich um einen differenzierten Zwergplaneten mit einem steinigen Kern sowie einem Mantel und einer Kruste aus leichteren Mineralien und Wassereis handelt. (Lit.: Thomas et. al., 2005) Die Differenzierung geht vermutlich auf die beim radioaktiven Zerfall des Aluminium-Isotopes ²⁶Al freigesetzte Wärme zurück, wodurch sich bereits in der Frühzeit des Sonnensystems ein Mantel aus flüssigem Wasser gebildet haben dürfte. Die äußeren zehn Kilometer schmolzen allerdings nicht auf, sondern bildeten eine feste Kruste aus Eis, während sich schweres Material (Silikate, Metalle) im Kern sammelten. Insgesamt dürfte Ceres zu 17 bis 27 Gewichtsprozent aus Wasser bestehen. (Lit.: McCord et. al., 2005) Die Süßwassermenge auf Ceres wird auf etwa das fünffache der auf der Erde verfügbaren Süßwasservorräte geschätzt.

Trotz des planetenähnlichen Aufbaus wurde aus Ceres kein richtiger Planet. Vermutlich verhinderte die starke Gravitation des benachbarten Jupiter, dass Ceres genügend Masse ansammeln konnte um sich von einem Planetesimal zu einem großen Planeten zu entwickeln.

Aspekte

In der folgenden Tabelle ist die Sichtbarkeit von Ceres bis zum Jahr 2017 angegeben. Die scheinbare Helligkeit und die Entfernung zur Erde beziehen sich dabei auf den Zeitpunkt der Opposition, wenn der Zwergplanet der Erde am nächsten ist und damit auch am hellsten erscheint.

Opposition			Stationär, dann rechtläufig	Konjunktion zur Sonne	Stationär, dann rückläufig
Datum	Entfernung	Helligkeit
12. August 2006	1,983 AE	7,6 mag	27. November 2006	22. März 2007	20. September 2007
9. November 2007	1,837 AE	7,2 mag	1. Januar 2008	28. Juni 2008	17. Januar 2009
24. Februar 2009	1,585 AE	6,9 mag	16. April 2009	31. Oktober 2009	28. April 2010
18. Juni 2010	1,820 AE	7,0 mag	9. August 2010	30. Januar 2011	31. Juli 2011
16. September 2011	1,992 AE	7,7 mag	12. November 2011	26. April 2012	30. Oktober 2012
17. Dezember 2012	1,688 AE	6,7 mag	4. Februar 2013	17. August 2013	1. März 2014
15. April 2014	1,633 AE	7,0 mag	7. Juni 2014	10. Dezember 2014	6. Juni 2015
25. Juli 2015	1,943 AE	7,5 mag	16. September 2015	3. März 2016	1. September 2016
20. Oktober 2016	1,908 AE	7,4 mag	15. Dezember 2016	5. Juni 2017	21. Dezember 2017

Ausblick

Die Raumsonde Dawn soll im August 2015 Ceres erreichen, in eine Umlaufbahn einschwenken und den Zwergplaneten danach mehrere Monate lang erkunden. Man erwartet sich von dieser Mission weitere Informationen über den Aufbau und die Entwicklung von Ceres. Dawn wird vor seiner Ankunft bei Ceres bereits den Asteroiden Vesta erforscht haben, so dass ein Vergleich zwischen der eisigen Ceres und der felsigen Vesta möglich sein wird.

Referenzen

Literatur

1. M. Hoskin: Bode's Law and the Discovery of Ceres, in Astrophysics and Space Science Library, Vol. 183, Seite 35 [1] (1993)
2. S. G. Foderà, A. Manara, P. Sicoli: Giuseppe Piazzi and the Discovery of Ceres in Asteroids III, William Bottke, Alberto Cellino, Paolo Paolicchi, und Richard P. Binzel, (Editoren), Univ. of Arizona Press (2002), ISBN 0816522812
3. P. Brosche: The rediscovery of Ceres in 1801, in Acta Historica Astronomiae, Vol. 14, Seiten 80-88 (2002) [2]
4. L. D. Schmadel, Dictionary of Minor Planet Names, Springer Verlag (5. Auflage, 2003), ISBN 3540002383
5. G. Michalak: Determination of asteroid masses - I. (1) Ceres, (2) Pallas and (4) Vesta in Astronomy and Astrophysics, Vol. 360, Seiten 363-374 (08/2000) [3]
6. J. W. Parker, P. C. Thomas, E. F. Young, M. R. Sykes, L. A. McFadden, C. T. Russell, S. A. Stern: Ceres Observations with HST: First Results in American Astronomical Society, DPS meeting #36, #28.01 (11/2004) [4]
7. D. L. Mitchell, S. J. Ostro, R. S. Hudson, K. D. Rosema, D. B. Campbell, R. Vélez, J. F. Chandler, I. I. Shapiro, J. D. Giorgini, D. K.. Yeomans: Radar Observations of Asteroids 1 Ceres, 2 Pallas, and 4 Vesta in Icarus, Vol. 124, Issue 1, Seiten 113-133 (11/1996) doi:10.1006/icar.1996.0193
8. J. W. Parker, S. A. Stern, P. C. Thomas, M. C. Festou, W. J. Merline, E. F. Young, R. P. Binzel, L. A. Lebofsky: Analysis of the First Disk-resolved Images of Ceres from Ultraviolet Observations with the Hubble Space Telescope in The Astronomical Journal, Vol. 123, Issue 1, Seiten 549-557 (01/2002) doi:10.1086/338093
9. J.-Y. Li, L. A. McFadden, J. W. Parker, E. F. Young, P. C. Thomas, C. T. Russell, S. A. Stern, M. V. Sykes: HST Photometry and Surface Mapping of Asteroid 1 Ceres in 36th Annual Lunar and Planetary Science Conference, Abstract No.1345 (03/2005) [5]
10. P. C. Thomas, J. W. Parker, L. A. McFadden, C. T. Russell, S. A. Stern, M. V. Sykes, E. F. Young: Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape in Nature, Vol. 437, Issue 7056, Seiten 224-226 (9/2005) doi:10.1038/nature03938
11. T. B. McCord, C. Sotin: Ceres: Evolution and current state in Journal of Geophysical Research, Vol. 110, Issue E5 (5/2005) doi:10.1029/2004JE002244

Weblinks

• Informationen zum Aufbau (2005)
• Hubble-Beobachtungen (2001) (Englisch)
• Neue Hubble-Beobachtungen (2003/04) (Englisch)
• Bahndaten von Ceres (Englisch)