Zwergplaneten im Visier

Zwergplaneten
im Visier
Max Camenzind – Uni Würzburg – Jan. 2017
Vergleich Erde – Mond - Ceres
Bahnelemente Zwergplaneten
Ein Himmelskörper ist ein Planet, wenn er …
 sich auf einer Bahn um die Sonne befindet
 eine ausreichende Masse hat (Eigengravitation)
 die Umgebung seiner Bahn bereinigt hat.
ZwergPlanet
Ceres
Pluto
Humea
Makemake
Eris
Halbachse a
2,766
39,499
43,342
45,660
68,146
Exzentrizität e
0,078
0,248
0,189
0,156
0,432
BahnPeriode
4,601
248,246
285,3 a
308,54
562,55
Inklination i
10,58 °
17,16 °
28,19 °
28,99 °
43,74 °
Mittlere
Geschw
17,88
4,75
4,52
4,40
3,43
Pluto
mit
New
Horizons
Pluto
Vergleich
Erde
Durchmesser:
2374 km
Dichte:
1,86 g/cm³
Rotation:
6d 9h 17 min
Neigung Achse:
122 Grad
Helligkeit:
13,65 mag
Entdeckung:
Tombaugh 1930
Vorbeiflug am 14. Juli 2015
Detail der Oberfläche von Pluto, u. a. von Eis bedeckte Berge, aufgenommen am 14. Juli 2015
OberflächenChemie von
Pluto
Daten:
New Horizons
Plutos Wassereis-Konzentration
Plutos Heart / Sputnik Planum
Pluto – Entstehung des Herzens
Die Entdeckung von
Charon wurde am 7. Juli
1978 bekanntgegeben.
Am 3. Januar 1986
wurde der Mond von der
IAU offiziell nach dem
Fährmann Charon
benannt, der in der
griechischen Mythologie
die Verstorbenen über
den Totenfluss in das
Reich des Totengottes
Hades (lateinisch Pluto)
bringt.
Pluto und Charon
umkreisen einander in
einer retrograden,
kreisförmigen
Umlaufbahn um den
gemeinsamen
Schwerpunkt.
Doppelplanet Pluto & Charon
Halbachse:
19.571 km
Umlaufzeit:
6,387 d
Bahnneigung:
112,8 ° Ekl
Exzentrizität:
0,000
Geschwind.:
0,22 km/s
Albedo: 0,37
Mag: 17,26
Charon
Durchmesser:
1208 km
Temp: - 210 C
Charons Oberfläche, Aufnahme vom 14. Juli mit New Horizons. Die
Kompressionsartefakte treten deutlich hervor.
Flugbahn von New Horizons
Nächstes Ziel von New Horizons
Die Orbits der zuerst entdeckten
Asteroiden:
Ceres,
Pallas (2) und Juno (3).
Pallas
Ceres
Juno
Körper im Asteroidengürtel
Zwergplaneten & Asteroiden
Asteroid
Ceres (1)
Vesta (4)
Eros (433)
Apollo
Ida
Gaspra
Kleopatra
Größe [km]
940
573 x 557 x 446
34 x 11 x 11
1,4
58 x 23
17 x 10
217 x 49
3 Typen von Asteroiden
C = Kohlenstoff
S = Silikate
M = Metalle (Eisen und Nickel)
The orbits of the major
planets are shown in light
blue: the current location
of the major planets is
indicated by large colored
dots. The locations of the
minor planets, including
numbered and multipleapparition/long-arc
unnumbered objects, are
indicated by green circles.
Objects with perihelia
within 1.3 AU are shown
by red circles. Objects
observed at more than one
opposition are indicated
by filled circles, objects
seen at only one
opposition are indicated
by outline circle.
Numbered periodic
comets are shown as
filled light-blue squares.
Sonnensystem bis Jupiter / IAU
The orbits of the major
planets are shown in light
blue: the current location
of the major planets is
indicated by large colored
dots. The locations of the
minor planets, including
numbered and multipleapparition/long-arc
unnumbered objects, are
indicated by green circles.
Objects with perihelia
within 1.3 AU are shown
by red circles. Objects
observed at more than one
opposition are indicated
by filled circles, objects
seen at only one
opposition are indicated
by outline circle.
Numbered periodic
comets are shown as
filled light-blue squares.
Das innere Sonnensystem / IAU
Sonnensystem Animation / IAU MPC
Grafik: Wikipedia
Eines ist gewiss: Irgendwo in den Weiten des Sonnensystems
ziehen grosse Fels- und Eisenbrocken eine Bahn, auf der sie
eines Tages mit der Erde zusammenstossen werden. Die
folgenden Abschätzungen basieren auf Erfahrungen mit
tatsächlich geschehenen Einschlägen. Es wird nicht nur ein die
Menschheit in arge Schwierigkeiten bringendes Großereignis
beschrieben, sondern auch überlegt, was passieren könnte,
wenn ein kleinerer Steinasteroid über Deutschland
explodieren würde, wie es 1908 in Sibirien tatsächlich geschah.
Die beschriebenen Szenarien sind besonders heimtückisch, da
der Asteroid von der Sonne her kommt und deshalb sehr
wahrscheinlich bis vor dem Aufschlag unentdeckt bleibt, wenn
seine Bahn nicht schon seit Jahren bekannt ist.
 Etwa alle 100 Millionen Jahre schlägt ein gewaltiger
Asteroid von etwa 10 - 30 km Durchmesser ein – zuletzt
vor 65 Millionen Jahren und vernichtete die Dinosaurier.
Geschätzte
Anzahl
Treffer pro
Jahr in
Abhängigkeit des
Durchmessers der
aus dem
Weltraum
einfallenden
Körper.
Van Karman Lecture @ JPL/NASA
by Carol Raymond
Unveiling the Dwarf Planet Ceres
https://www.youtube.com/watch?v=_G9LudkLWOY
Zur Geschichte - Die Titius-Bode-Reihe
Johann
Elert
Bode
1747-1826
Die Titius-Bode-Reihe
Die Titius-Bode-Reihe (auch
bodesche Regel und dergleichen)
ist eine von Johann Daniel Titius
empirisch gefundene und von
Johann Elert Bode
bekanntgemachte numerische
Beziehung, nach der sich die
Abstände der meisten Planeten
von der Sonne mit einer einfachen
mathematischen Formel
näherungsweise allein aus der
Nummer ihrer Reihenfolge
herleiten lassen.
Erst in der modernen Form der
Formel von Johann Friedrich
Wurm aus dem Jahr 1787 ist a der
mittlere Abstand eines Planeten
von der Sonne, der an der
mittleren Entfernung der Erde in
AE gemessen wird:
a = 0,4 + 0,3 ⋅ 2n AE
Die Titius-Bode-Wurm-Reihe
… wissenschaftlich begründet?
Tatsächlich nahm Titius einfach die Zahlenfolge 0, 3, 6, 12, 24, 48,
96, wobei jede Zahl das Doppelte der vorangegangenen Zahl ist –
mit Ausnahme der beiden ersten Werte 0 und 3. Im nächsten
Schritt addierte er jeweils eine 4 hinzu, sodass sich dann die
Zahlenfolge 4, 7, 10, 16, 28, 52, 100 ergibt.
Wissenschaftler streiten sich nunmehr seit mehr als 200 Jahren
darüber, ob diese Zahlenreihe wissenschaftlich belegbar oder
nur ein purer Zufall ist. Heute kennen die Astronomen nicht nur
unser Planetensystem. Mithilfe moderner
Beobachtungsmethoden werden immer neue Exoplaneten und
auch ferne Planetensysteme entdeckt. Gehorchen diese etwa
auch der Formel von Titius?
Von den 27 untersuchten Exoplanet-Systemen sind bei 22 die
Planeten exakt gemäß der Titius-Bode-Regel aufgereiht, bei
zweien in etwa so präzise wie im Sonnensystem und nur in drei
Fällen passt die Formel nicht!
Wann wurden die ersten Asteroiden entdeckt?
… war schwierig vor Fotografie-Zeit
Giuseppe Piazzi (* 16. Juli 1746 in
Ponte im Veltlin; † 22. Juli 1826 in
Neapel) war ein katholischer Priester,
Astronom und Mathematiker.
Er wirkte in Norditalien, in Rom und
auf Sizilien, wo er 1801 an der
Sternwarte Palermo den ersten
Planetoiden entdeckte, die Ceres
(zuerst als Komet betrachtet, dann
als Planet eingeordnet, ab etwa 1850
als größter Planetoid (Asteroid) und
seit 2006 als Zwergplanet bezeichnet.
1808 wurde Piazzi auswärtiges
Mitglied der Bayerischen Akademie
der Wissenschaften und 1812
korrespondierendes Mitglied der
Preußischen Akademie der
Wissenschaften. Seit 1804 war er
Mitglied (Fellow) der Royal Society
und seit 1805 Ehrenmitglied der
Russischen Akademie der
Wissenschaften in Sankt Petersburg.
Wer ist Ceres ?
Ceres ist die römische Göttin des Ackerbaus,
der Fruchtbarkeit und der Ehe. Ebenso gilt sie
als Gesetzgeberin. Sie war die Tochter des
Saturnus und der Ops. Im Griechischen heißt
Ceres Demeter. Sie hatte mit Jupiter zwei
Kinder, Proserpina und einen Jungen. Die
Interpretatio Romana stellt allerdings der
eleusinischen Trias Demeter, Iakchos und Kore
die von Ceres, Liber und Libera gebildete
Aventinische Trias gegenüber.
Die Attribute der Ceres waren Früchte, Fackel,
Schlange, Ährenkranz oder Ährengarbe und
Ameise. Heilig waren ihr weiterhin der Mohn
und das Schwein. Ceres wird mit
weizenblonden, also goldblonden Haaren
beschrieben, die oft lang getragen, aber auch
zu Zöpfen geflochten sind. Manchmal trägt sie
ein Füllhorn.
Piazzi baute das erste Azimutal-Teleskop
Die Suche nach dem neuen Planeten
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 Schroeter gegründete „Himmelspolizey“ machte
sich ab 1800 daher gezielt auf die Suche nach dem vermuteten
Planeten. Dazu wurde der Bereich um die Ekliptik in 24 Abschnitte
geteilt. Jeder dieser Abschnitte wurde einer Sternwarte zugeteilt, die
ihn nach dem Planeten absuchen sollte. Dem Sizilianer Piazzi, der das
Objekt zunächst für einen Kometen hielt, gelang seine Entdeckung
allerdings zufällig während der Überprüfung eines Sternkataloges in
der Neujahrsnacht 1801.
Nachdem Piazzi den neuen Himmelskörper aufgrund einer
Erkrankung bald wieder aus den Augen verlor, gelang es Carl
Friedrich Gauß mithilfe seiner neuentwickelten Methode zur
Bahnbestimmung, dennoch eine gute Vorhersage für dessen Position
zu machen. Damit konnte von Zach Ceres am 7. Dezember 1801
wieder auffinden.
Heinrich Wilhelm Olbers entdeckte Vesta
Erinnerung an Heinrich Wilhelm Olbers, Bremen,
Sandstraße 16  entdeckte Vesta 1807
Das Olbers-Denkmal in Bremen in den Wallanlagen
Vesta (grch. Hestia) war die Göttin
des römischen Staatsherdes. Ihr Kult
war nach dem des Iuppiter der
wichtigste in Bezug auf das
Wohlergehen des Römischen
Reiches. Obwohl die Herleitung des
Namens von der griechischen Hestia
als gesichert gilt, ist die Etymologie
bislang noch nicht eindeutig geklärt
worden. In Griechenland bedeutet
Hestia sowohl die Göttin als auch
den Herd. Die Vesta hingegen war
den Römern so heilig, dass sie den
Namen nur für die Göttin
verwendeten und nicht für so etwas
profanes wie einen Herd. Ihre Macht
lag nicht im sichtbaren Raum,
sondern verband sich mit dem
Begriff der Ethik. Sie garantiere salus
(Heil) für Personen, Städte und den
Staat.
Wer ist Vesta ?
Vesta ist ein triaxiales Ellipsoid
Wie der 1801 entdeckte Zwergplanet Ceres und die 1802 sowie 1804
entdeckten Asteroiden Pallas und Juno wurde zunächst auch Vesta als
Planet bezeichnet. Da bis zur Entdeckung von Astraea noch mehr als 38
Jahre vergehen sollten, änderte sich daran zunächst auch nichts. Erst als
nach etwa 1850 die Zahl der zwischen den Umlaufbahnen der Planeten
Mars und Jupiter gefundenen Himmelskörper rasch anstieg, setzen sich
für diese Objekte die Bezeichnungen „Kleine Planeten“,
„Kleinplaneten“, „Planetoiden“ oder „Asteroiden“ durch.
Die Form von Vesta entspricht einem triaxialen Ellipsoid mit den Radien
280 km, 272 km und 227 km (± 12 km). Aufgrund ihrer starken
Abweichung von der Kugelform oder der Form eines
Rotationsellipsoiden wird Vesta nicht zu den Zwergplaneten gerechnet.
Vesta ist ein differenzierter Asteroid mit einer basaltischen Kruste,
ultramafischem Mantelgestein und, wie man aus der mittleren Dichte
schließen kann, einem Eisen-Nickel-Kern. Vesta hat somit einen
ähnlichen Aufbau wie die terrestrischen Planeten und unterscheidet
sich dadurch von allen anderen Asteroiden im Hauptgürtel.
(4) Vesta - 573 x 557 x 446 km
Bahnen Ceres und Vesta
(1) Ceres:
Halbachse: 2,77 AE
Exzentrizität: 0,0758
Umlaufperiode: 4,6 a
Neigung: 10,6 °
Geschw.: 17,9 km/s
ÄquDurchm: 963 km
Masse: 9,4x1020 kg
Dichte: 2,16 g/cm³
Rotation: 9h 4m 30s
Albedo: 0,09
(4) Vesta:
Halbachse: 2,36 AE
Exzentrizität: 0,0866
Umlaufperiod: 3a 230
Neigung: 7,13 °
Geschw.: 19,34 km/s
Albedo: 0,4228
Warum ist das Sonnensystem so
unterschiedlich gebaut?
Ceres und Vesta sind protoplanetare
Remnants der Sternbildung
Teleskop-Aufnahmen  keine Strukturen
Farb-Variationen  Strukturen ?
Vergleich mit anderen Zwergplaneten
vor allem im Kuipergürtel
 Die Klasse der „Eisplaneten“
Entdeckung
Halbachse
Vergleich mit Monden im Sonnensystem
Ceres und Vesta im Kontext
Innerer Aufbau von Ceres
Die Dawn Mission 2007 – 2016 JPL
Flugbahn Dawn durch Sonnensystem
Instrumente auf Dawn
Annäherung an Vesta und Ceres ….
Vesta by Dawn
 DLR Video: „Dawn @ Vesta“
Die Dawn Mission  Ceres
Dawn Mission  Capture by Ceres
 DLR Video „Dawn-Flug über Ceres“
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Man geht davon aus, dass es
sich um einen differenzierten
Zwergplaneten mit einem
Gesteinskern sowie einem
Mantel und einer Kruste aus
leichteren Mineralien und
Wassereis handelt. 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 sammelte. Insgesamt dürfte Ceres zu 17 bis 27 Gewichtsprozent aus Wasser bestehen,
etwa das Fünffache der Erde!
Namen aus der Agrarwelt für Krater
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Occator Topographie
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
This image of Haulani
Crater uses color pictures
Dawn acquired during its
third mapping orbit at an
altitude of 1.470
kilometers. In this color
scheme, blue is associ-ated
with geologically young
material, consistent with
the description of the black
and white image as
showing a young crater. It
is easy to see that the
surrounding region was
affected by the formation
of the crater. Also note the
variation in terrain within
the crater, including a
prominent ridge in the
center. The crater is 34
kilometers in diameter.
Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Ceres' lonely mountain, Ahuna Mons, is seen in this simulated
perspective view. The elevation has been exaggerated by a
factor of two. The view was made using enhanced-color images
from NASA's Dawn mission. The resolution: 35 meters per pixel.
Nächstes Semester:
Thema: ???????????
Montag,
8. Mai 2017