Ceres (trpasličí planeta)

Ceres
Ceres zachycená sondou Dawn 19. února 2015.
Symbol planety
Identifikátory
Typ	planetka
Označení	(1) Ceres
Předběžné označení	A899 OF 1943 XB
Katalogové číslo	1
Objeveno
Datum	1. ledna 1801
Místo	Osservatorio Reale di Palermo
Objevitel	Giuseppe Piazzi
Jméno po	římská bohyně Ceres
Elementy dráhy (Ekvinokcium J2000,0)
Epocha	2005-08-18 00:00:00,0 UTC 2453600,5 JD
Velká poloosa	413 784 635 km 2,7660 au
Výstřednost	0,0800
Perihel	380 676 070 km 2,5447 au
Afel	446 893 199 km 2,9873 au
Perioda (oběžná doba)	1680,26 d (4,6003 a)
Střední denní pohyb	0,2143°/den
Sklon dráhy
- k ekliptice	10,5860°
Délka vzestupného uzlu	80,4097°
Argument šířky perihelu	73,3924°
Střední anomálie	86,9544°
Průchod perihelem	2004-07-08 03:42:16,9 UTC 2453194,6544 JD
Fyzikální charakteristiky
Absolutní hvězdná velikost	3,387
Rovníkový průměr	952 (975 × 909) km
Hmotnost	~ 9,5×1020 kg
Průměrná hustota	2,077 ± 0,036 g/cm³
Gravitační parametr	63,2 km³/s²
Gravitace na rovníku	0,27 m/s² (0,028 G)
Úniková rychlost	350 km/s
Perioda rotace	9,075 h 0,3781 d
Sklon rotační osy	4° ± 5°
Albedo	0,1132
Spektrální třída	G (C)

(1) Ceres (symbol: ) je prvním objeveným a současně svým rovníkovým průměrem 975 km největším objektem obíhajícím mezi drahami Marsu a Jupiteru, tedy v oblasti hlavního pásu planetek. Svoji hmotností představuje asi 30 % hmotnosti pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem. První půlstoletí po objevu byla považována za planetu, později za planetku. Na základě rezoluce 26. Generálního zasedání Mezinárodní astronomické unie (IAU) v srpnu 2006 v Praze, která definovala pojem planeta, byla zařazen do nové kategorie těles sluneční soustavy, mezi tzv. trpasličí planety.

Historie

Po objevu planety Uran v roce 1781, kterým se zdála být potvrzena platnost Titius-Bodeova pravidla, řada astronomů se rozhodla najít i dosud neodhalenou planetu, která měla obíhat mezi drahami Marsu a Jupiteru ve vzdálenosti 2,8 astronomických jednotek (AU) od Slunce. Jedním z nich byl i dvorní astronom ve městě Gotha, baron Franz Xaver von Zach, který podporován Bodem, začal v roce 1787 s jejím hledáním. Rozumně se omezil na oblast nebeské sféry poblíže ekliptiky. Za tím účelem si vytvořil vlastní katalog hvězd blízkých ekliptice, ale i tak bylo jeho snažení marné. Na podzim 1799 navštívil astronomy v Celle, Brémách a v Lilienthalu, s nimiž o tomto problému diskutoval. Došli k závěru, že takový úkol nemůže zvládnout jeden astronom. Proto se 21. září 1800 sešli v Lilienthalu von Zach, J. H. Schröter, H. W. M. Olbers, C. L. Harding, F. A. von Ende a J. Gildemeister. Protože na schůzce dospěli k závěru, že ani šest zkušených pozorovatelů není dostatečný počet, rozhodli se přizvat další evropské astronomy. Rozdělili proto oblast zvířetníku na 24 stejných úseků po 15° a vymezili tyto úseky na oblast 7° až 8° na sever a na jih od ekliptiky. O přidělení oblastí rozhodoval los. Tak vznikla první mezinárodní astronomická kampaň v historii. Její účastníci se nazvali „nebeskou policií“ („Himmelspolizei“).

Jedním z přizvaných astronomů byl i italský profesor matematiky Giuseppe Piazzi z Palerma na Sicílii, který sice nebyl zkušeným astronomem, ale díky podpoře tehdejšího neapolského krále Ferdinanda IV. vybudoval v létech 1780 až 1791 ve věži královského zámku astronomickou observatoř. V té době to byla nejjižnější hvězdárna v celé Evropě. V roce 1789 ji vybavil výkonným čočkovým dalekohledem s objektivem o průměru 7,5 cm, pětistopým vertikálním a třístopým azimutálním kruhem s velmi přesným odečítáním souřadnic, který zhotovil anglický mechanik Jesse Ramsden. Toto zařízení patřilo ke špičkovým astrometrickým přístrojům té doby.

Hlavním cílem Piazziho však nebylo hledání nové planety, ale sestavení co nejpřesnějšího katalogu hvězd. Na tomto úkolu pracoval též 1. ledna 1801. Při hledání hvězdy Mayer 87 podle Wollastonova katalogu (ve skutečnosti se jednalo o hvězdu Lacaille 87, z toho důvodu poloha u Wollastona nesouhlasila s údaji v Mayerově katalogu a proto to Piazzi kontroloval) spatřil dosud nepopsaný objekt hvězdné velikosti 8^m. Když dalšího dne zjistil, že se objekt mezi hvězdami posunul, věnoval mu bližší pozornost. Dne 24. ledna téhož roku rozeslal kolegům dopis o objevu, kde objekt opatrně nazval kometou. Svému kolegovi B. Orianimu do Milána např. napsal:

Pozoroval jsem 1. ledna poblíž ramena Býka hvězdu osmé velikosti, která se dalšího večera, tedy 2., posunula o 3′ 30″ přibližně k severu a o 4′ přibližně ke znamení Berana … Já bych tu hvězdu označil jako kometu, avšak nevykazuje žádnou mlhovinu a pak její pohyb je tak pomalý a pravidelný, že mi spíše připadá na mysl, že by to mohlo být něco lepšího než nějaká kometa. Je to jen domněnka a to mi velice brání ji zveřejnit…

Pozorování pokračovalo až do 11. února 1801, kdy se objekt přiblížil ke Slunci natolik, že již nebyl pozorovatelný. Celkem jej Piazzi sledoval po dvacet čtyři nocí.

Přestože byl Piazzi matematik, neměl k dispozici vhodnou výpočetní metodu, aby z tak krátkého úseku dráhy stanovil dostatečně přesně elementy dráhy nového tělesa. Svými výpočty pouze zjistil, že se nepohybuje po parabole, což se tehdy předpokládalo o kometách, ale spíše po kružnici.

Problém výpočtu parametrů však vyřešil geniální německý vědec C. F. Gauss, který vypracoval v létě roku 1801 matematický postup, umožňující stanovit elementy dráhy z menšího počtu pozorování, tzv. metodu nejmenších čtverců. Díky tomu mohl planetku von Zach 7. prosince 1801 znovu objevit.

Prakticky až do poloviny 19. století byla ještě považována za planetu a dostala dokonce i grafický symbol (viz vlevo). Ani objev dalších planetek na tom nic nezměnil. Teprve v 50. letech 19. století, kdy objevů planetek kvapem přibývalo, začala být spolu s ostatními podobnými tělesy považována za pouhou planetku. Na počátku Piazzi velikost nového tělesa značně přecenil; odhadoval, že jeho průměr je srovnatelný s průměrem Země. Naproti tomu anglický astronom William Herschel již v květnu 1802 po objevu druhé planetky (2) Pallas Heinrichem Wilhelmem Olbersem předpokládal, že se jedná o malá tělesa a navrhl je pojmenovat asteroidy, tedy hvězdám podobné.

V roce 2006 byla spolu s (134340) Plutem a transneptunickým tělesem (136199) Eris zařazena do nově vytvořené kategorie trpasličích planet. I nadále je však vedena v oficiálním katalogu malých těles sluneční soustavy pod katalogovým číslem 1.

Popis objektu

Srovnání velikosti Měsíce s prvními deseti planetkami. Ceres je první zleva.

I když je Ceres největším tělesem v hlavním pásu planetek a její albedo patří k průměru (0,113), není ani při optimální opozici, kdy se přibližuje k Zemi na 1,59 AU prakticky pozorovatelná pouhým okem. Maximální zdánlivá hvězdná velikost totiž dosahuje nejvýše hodnoty 7,0^m; teoreticky by tato hodnota sice za velice příznivých pozorovacích podmínek u lidí s mimořádně citlivým zrakem ke spatření Cerery stačila, ale takové pozorování zatím nebylo nikdy potvrzeno. Stačí však i malý dalekohled, případně triedr, aby mohla být pozorována, ovšem pouze jako jasný bod, podobný hvězdě.

Relativně velká vzdálenost je také na překážku bližšímu zkoumání tohoto tělesa.

Vzhled objektu

Pozorování Hubbleovým kosmickým dalekohledem (HST) i pomocí nejvýkonnějších pozemských dalekohledů ukázalo, že Ceres má téměř kulový tvar, s mírným polárním zploštěním. Je to v souladu s předpokladem, že jeho gravitační přitažlivost umožnila dosáhnout isostáze, tedy zaujmutí tvaru s minimální gravitační energií. Vedle planetky (4) Vesta a možná i planetky (10) Hygiea je tedy jediným objektem v pásu planetek, u kterého k tomuto procesu došlo.

Na povrchu byla na snímcích pořízených 1995 s malým rozlišením asi 60 km/px v ultrafialové části spektra pomocí HST objevena tmavší oblast, o rozměrech přibližně 250 km, která byla nazvána na počest objevitele planetky Piazzi a o níž se předpokládalo, že by to mohl být impaktní kráter. Při pozdější pozorováních v roce 2002 s podobným rozlišením Keckovým dalekohledem na Havajských ostrovech ve viditelné oblasti s použitím adaptivní optiky, však nebyl Piazzi pozorován. Místo něj byly spatřeny dvě jiné tmavé oblasti, z nich jedna měla středové zjasnění. O nich se také předpokládá, že se jedná o krátery. Pozorování pomocí HST s vyšším rozlišením 30 km/px v létech 2003 a 2004 ve viditelném světle odhalilo další albedový útvar, tentokráte s vyšším albedem a tedy světlejší, o průměru asi 40 km, jehož podstata je dosud neznámá.

Geologie objektu

Spektroskopický průzkum ukázal, že povrchová vrstva obsahuje značné množství uhlíku a pravděpodobně i organických látek a podobá se do jisté míry svým chemickým složením uhlíkatým chondritům a že je tedy málo přetvořeným původním materiálem, ze kterého těleso akrecí vzniklo. Bylo proto zařazeno po spektrální stránce do kategorie G (v hrubší klasifikaci do třídy C).

Předpokládá se^[zdroj⁠?!], že při formování tohoto objektu došlo k částečné diferenciaci jeho nitra, způsobené především teplem vznikajícím při radioaktivním rozpadu ²⁶Al. Původní materiál, který obsahoval značné množství vodního ledu, roztál a těžší silikátové horniny klesly ke středu, kde vytvořily kamenné jádro. Chladnoucí obal kapalné vody s příměsí lehčích, převážně uhlíkatých látek vytvořil plášť, jehož tloušťka se odhaduje na 60 až 120 km. Nejvyšší vrstva, odhadem 10 km silná, se však nikdy plně neroztavila a tvoří kůru planetky, se složením blízkým původnímu materiálu. Kůra byla pouze částečně přetvořena dopady menších těles. To potvrzují i radiolokační pozorování podle nichž je povrch Cerery pokryt vrstvou regolitu.

Z průměrné hustoty se dá vyvodit, že voda na Cereře tvoří asi 17 až 27 % její hmotnosti, což představuje v průměru asi 2×10⁸ km³ vody, tedy přibližně pětkrát více, než je celkové množství vody na zemském povrchu. V roce 2020 zjistil tým amerických a evropských vědců z dat sondy Dawn, že tato voda je na Cereře přítomna jako podpovrchový oceán. Ze snímků pořízených v infračerveném spektru objevili členové týmu přítomnost hydrohalitu (NaCl·2H₂O) – zmrzlého vodného roztoku kamenné soli, což je materiál obvyklý v zamrzlých mořích. Tento minerál je na povrchu trpasličí planety nestabilní a proto musel být podle autorů studie vytvořen relativně nedávno.

Přítomnost vody v povrchových vrstvách byla nepřímo spektroskopicky prokázána měřením ultrafialového spektra astronomickou družicí IUE, která objevila čáry hydroxylu OH, svědčícího o stále se obnovující velice řídké atmosféře vodní páry unikající z povrchu tělesa.

Ceres neprodělala v průběhu své existence žádnou kolizi s větším tělesem, která by významněji zasáhlo do jejího geologického vývoje. Nejvyšší horou na jejím povrchu je 4 kilometry vysoká Ahuna Mons.

Příbuznost s jinými planetkami

V minulosti se předpokládalo, že Ceres je mateřským tělesem rodiny těles nazývané jejím jménem. Nejnovější výpočty dlouhodobého vývoje dráhy však ukazují, že sama Ceres do této oblasti připutovala, podle jedné z teorií z Kuiperova pásu, a že tedy nemá s ostatními tělesy žádnou spojitost. Také neexistence náznaků velkého impaktu, který by vedl ke vzniku sekundárních těles, snižuje pravděpodobnost případné příbuznosti dalších planetek s Cererou.

Původ jména

Piazzi nazval objevený objekt Ceres Ferdinandea. První část jména pochází od římské bohyně Ceres, která byla ochránkyní zemědělců a úrody, současně patronkou ostrova Sicílie a sestrou Jupitera; druhá část jména byla přidána na počest Piazziho královského ochránce a sponzora, Ferdinanda IV. Protože použití tohoto přídomku nebylo v jiných zemích z politických důvodů příliš vítáno, velice brzy z názvu tohoto objektu zmizelo.

V Německu J. E. Bode navrhoval pro toto těleso jméno Juno (později použité pro třetí objevenou planetku (3) Juno). Krátce se používalo též jméno Hera (později tento název dostala planetka (103) Hera).

Průzkum objektu

První sondou, která Cereru prozkoumala, byla sonda Dawn. Ta odstartovala v září 2007, v letech 2011 a 2012 obíhala planetku (4) Vesta a na oběžné dráze Cerery je od března 2015. Další várku snímků trpasličí planety sonda nafotila na začátku července 2018. Už dříve pozorované spektakulární velmi světlé oblasti identifikovala jako zmrzlou solanku , pravděpodobně z chloridu sodného a uhličitanu sodného, z čehož se s ohledem na tamní prostředí vyvozuje, že se jedná o relativně mladé útvary. Předpokládá se, že se obnovuje díky vulkanickým mechanizmům.

Odkazy

Literatura

• KLECZEK, Josip. Velká encyklopedie vesmíru. Praha: Academia, 2002. S. 66. ISBN 80-200-0906-X
• PITJEVA, E. V. Estimations of Masses of the Largest Asteroids and the Main Asteroid Belt from Ranging to Planets, Mars Orbiters and Landers Solar System Resarch, Vol. 39, s. 176 (2005) (anglicky)
• Supplemental IRAS Minor Planet Survey (anglicky)
• Osservatorio Astronomico di Palermo, Giuseppe S. Vaiana (anglicky)
• detailed essay by J. L. Hilton (anglicky)
• Largest Asteroid Might Contain More Fresh Water than Earth September 7, 2005 Space.com (anglicky)
• Hubble Space Telescope news archive [2005-09-07] (anglicky)
• Observations reveal curiosities on the surface of asteroid Ceres. SwRI, snímky v UV oblasti (anglicky)
• Animace celé otáčky, zpracované obrázky z HST
• THOMAS, P. C. et al. Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape, Nature, Vol. 437, s. 224 (2005) (anglicky)
• BRITT D. T. et al. Asteroid density, porosity, and structure, s. 488 Asteroids III, University of Arizona Press (2002) (anglicky)
• SAINT-P&Eacute O.; Ceres surface properties by high-resolution imaging from earth, Icarus, vol. 105, s. 271 (1993) (anglicky)
• PARKER J. W. et al. Analysis of the first disk-resolved images of Ceres from ultraviolet observations with the Hubble Space Telescope, The Astronomical Journal, Vol. 123, s. 549 (2002) (anglicky)
• PIAZZI, Giuseppe. Risultati delle Osservazioni della Nuova Stella, Palermo, 1801 (italsky)
• HILTON, James L. U.S. Naval Observatory Ephemerides of the Largest Asteroids The Astronomical Journal, Vol. 117 pp. 1077 (1999) (anglicky)
• HOSKIN, M. Bode's Law and the Discovery of Ceres, Astrophysics and Space Science Library, Vol. 183, s. 35] (1993)
• FODERÀ SERIO, S. G., MANARA, A. , SICOLI, P.: Giuseppe Piazzi and the Discovery of Ceres, Asteroids III. Univ. of Arizona Press, 2002, ISBN 0-8165-2281-2
• BROSCHE, P. The rediscovery of Ceres in 1801, Acta Historica Astronomiae, Vol. 14, s. 80-88 (2002) (anglicky)
• SCHMADEL, L. D. Dictionary of Minor Planet Names, 5. vyd. Berlin: Springer, 2003. ISBN 3-540-00238-3 (anglicky)
• MICHALAK, G. Determination of asteroid masses - I. (1) Ceres, (2) Pallas and (4) Vesta, Astronomy and Astrophysics, Vol. 360, s. 363-374 (08/2000) (anglicky)
• J. at al. Ceres Observations with HST: First Results, American Astronomical Society, DPS meeting #36, #28.01 (11/2004) (anglicky)
• MITCHELL D. L. et al. Radar Observations of Asteroids 1 Ceres, 2 Pallas, and 4 Vesta in Icarus, Vol. 124, Issue 1, se 113-133 (11/1996). - DOI: 10.1006/icar.1996.0193
• PARKER J. W. et al. Analysis of the First Disk-resolved Images of Ceres from Ultraviolet Observations with the Hubble Space Telescope, The Astronomical Journal, Vol. 123, Issue 1, s. 549-557 (01/2002) . - DOI 10.1086/338093 (anglicky)
• LI, J.-Y et al. HST Photometry and Surface Mapping of Asteroid 1 Ceres, 36th Annual Lunar and Planetary Science Conference, Abstract No.1345 (03/2005) (anglicky)
• THOMAS P. C. et al. Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape, Nature, Vol. 437, Issue 7056, s. 224-226 (9/2005). - DOI 10.1038/nature03938 (anglicky)
• McCORD,T. B. SOTIN C. Ceres: Evolution and current state Archivováno 30. 9. 2007 na Wayback Machine., Journal of Geophysical Research, Vol. 110, Issue E5 (5/2005). - DOI 10.1029/2004JE002244 (anglicky)
• McCORD,T. B. SOTIN C. Ceres Evolution and Current State: A Summary, Dawn's Early Light. Vol. 2, Iss. 2, 2003 (anglicky)
• RUSSELL, C. T. Dawn: A journey in space and time, University of California Postscripts. Paper 297. Los Angeles: UCLA, 2004 (anglicky)
• Ceres, der größte Himmelskörper im Asteroidengürtel (německy)

Související články

• Seznam planetek 1-250

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Ceres na Wikimedia Commons
• Encyklopedické heslo Ceres v Ottově slovníku naučném ve Wikizdrojích
• (1) Ceres na webu České astronomické společnosti
• TICHÁ, Jana. (Ne)zapomenout na Palermo. IAN, 2001
• Movie of one Cererian rotation (processed Hubble images) (anglicky)
• Informationen zum Aufbau (2005) (německy)
• HST 2001. SwRI (anglicky)
• HST Pictures 2003-2004. STScI (anglicky)
• (1) Ceres. NASA-JPL Archivováno 3. 11. 2004 na Wayback Machine., graf dráhy (anglicky)
• Heavens Above (česky, hvězdná mapka k vyhledání)
• (1) Ceres. AstDys, elementy dráhy a další data (anglicky)
• astronomy.com, movie credit J. Parker, Southwest Research Institute (anglicky)

Autoritní data	BNF: cb145208424 (data) GND: 4742216-6 LCCN: sh85022130 NLI: 987007284961605171 VIAF: 315160626

Portály: Astronomie