(1) Ceres

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(1) Ceres

Zwergplanet
(1) Ceres Astronomisches Symbol von Ceres
Ceres, fotografiert am 4. Mai 2015 von der Raumsonde Dawn aus 13.600 km Entfernung
Ceres, fotografiert am 4. Mai 2015 von der Raumsonde Dawn aus 13.600 km Entfernung
Eigenschaften des Orbits[1][2]
(Animation)
Große Halbachse 2,767 AE
(413,94 Mio. km)
Perihel – Aphel 2,558 – 2,977 AE
Exzentrizität 0,0756
Neigung der Bahnebene 10,593°
Siderische Umlaufzeit 4 a 221 d
Synodische Umlaufzeit 467 d
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit 17,877 km/s
Physikalische Eigenschaften[3][4]
Äquatordurchmesser* 963 km
Poldurchmesser* 891 km
Masse 9,393 ⋅ 1020 kg
Mittlere Dichte 2,16 g/cm3
Fallbeschleunigung* 0,29 m/s2
Fluchtgeschwindigkeit 0,51 km/s
Rotationsperiode 9 h 4 min 30 s
Neigung der Rotationsachse 4°
Geometrische Albedo 0,09
Max. scheinbare Helligkeit 6,6m
Temperatur*
Min. – Mittel – Max. 		167 K (–106 °C)
*bezogen auf das Nullniveau des Zwergplaneten
Sonstiges
Entdecker G. Piazzi
Datum der Entdeckung 1. Januar 1801
Größenvergleich zwischen Erde, Mond und Ceres
Größenvergleich zwischen Mond, Ceres (links unten) und Erde (maßstabsgetreue Fotomontage)

Ceres [ˈtseːrεs][5] oder – in der Nomenklatur für Asteroiden – (1) Ceres ist mit einem mittleren Äquatordurchmesser von 963 km der kleinste bekannte Zwergplanet und das größte Objekt im Asteroidengürtel.

Die Ceres ist nach der römischen Göttin des Ackerbaus benannt. Sie wurde am 1. Januar 1801 von Giuseppe Piazzi als erster Kleinplanet entdeckt. Im ersten halben Jahrhundert nach ihrer Entdeckung wurde sie als Planet, später als Asteroid eingestuft; seit 2006 wird sie zur neuen Gruppe der Zwergplaneten gezählt. Ihr astronomisches Symbol ist eine stilisierte Sichel: Astronomisches Symbol von Ceres.

Die Größe von Ceres wurde seit den 1960er-Jahren je nach Messmethode zwischen 650 und 1000 km angegeben. Erst durch Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop und der Dawn-Raumsonde 2015 ist sie genau bekannt.

Ceres besitzt keinen Mond.

Entdeckung

Piazzis Buch „Della scoperta del nuovo pianeta Cerere Ferdinandea“ (1802)

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.[6] 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.[7]

Nachdem Piazzi den neuen Himmelskörper aufgrund einer Erkrankung bald wieder aus den Augen verlor,[8] 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.[9] Gauß’ Berechnungen erwiesen sich nebenbei als ungemein fruchtbar für fast alle Wissenschaftszweige, da er für sie zuerst die Methode der kleinsten Quadrate zur Ausgleichsrechnung angewandt hatte.[10] Wie sich herausstellte, bewegt sich Ceres tatsächlich genau in dem von der Titius-Bode-Reihe vorhergesagten Abstand zwischen Mars und Jupiter um die Sonne.

Ceres wurde – wie der 1781 entdeckte Uranus – als Planet betrachtet, 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 Ceres ihren Status als Planet verlor. Eine Neudefinierung des Planetenbegriffs wurde Anfang des 21. Jahrhunderts aufgrund der Entdeckung mehrerer Himmelskörper in der Größenklasse Plutos nötig. Ein Beschluss der IAU vom 24. August 2006 klassifizierte Ceres wie (134340) Pluto, (136199) Eris, (136472) Makemake und (136108) Haumea als Zwergplanet.[11][12]

Benennung

Piazzi nannte den von ihm entdeckten Himmelskörper zunächst Ceres Ferdinandea, 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“.[13] Da die Ehrung von König Ferdinand in anderen Nationen auf Widerstände stieß, wurde dieser Namensteil bald fallengelassen.

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

Umlaufbahn

Bahn von Ceres (gelb) und Mars (rot), Objektgrößen stark vergrößert

Ceres bewegt sich auf einer Ellipse in der Mitte des Asteroidengürtels, in einem mittleren Abstand von 2,77 AE, in 1682 Tagen um die Sonne, was etwa 4 $ {\tfrac {2}{3}} $ Jahren entspricht. Die Periheldistanz beträgt 2,56 AE, die Apheldistanz 2,98 AE. Die Umlaufbahn ist um 10,6° gegen die Ekliptik geneigt, die Bahnexzentrizität beträgt 0,076.

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 6,6 mag; damit liegt sie nur knapp unterhalb der Sichtbarkeitsschwelle mit dem bloßen Auge. Ceres lässt sich daher bereits mit einem Fernglas oder einem kleinen Teleskop auffinden.

Beschaffenheit

Größe und Masse

Ceres ist der einzige Zwergplanet im inneren Sonnensystem und das größte und massereichste Objekt des Asteroidengürtels. Für die Masse wird ein Wert von 9,39 × 1020 kg angegeben, was dem 6390. Teil der Erdmasse entspricht. Ceres hat damit etwa die 3,5-fache Masse des nächstleichteren Kleinplaneten im Asteroidengürtel, (4) Vesta, und vereinigt etwa 30 % der Gesamtmasse dieses Gürtels in sich.

Beobachtungen mit der NASA-Raumsonde Dawn haben gezeigt, dass Ceres die Form eines leicht abgeplatteten Rotationsellipsoids mit einem Äquatordurchmesser von 963 km und einem Polardurchmesser von 891 km hat.[14] Die Oberfläche von Ceres beträgt damit etwa 2.770.000 km², also etwas weniger als die Landfläche von Argentinien. Die Rotationsperiode beträgt 9:04:30 Stunden, die berechnete mittlere Dichte wird mit 2,077 ± 0,036 g/cm³ angegeben.[3][15]

Oberfläche

Ceres besitzt eine dunkle kohlenstoffreiche Oberfläche mit einer Albedo von 0,09.[4] Radarbeobachtungen haben ergeben, dass die gesamte Oberfläche gleichmäßig von pulverigem Regolith bedeckt zu sein scheint.[16] Herausragende oder isolierte Oberflächenmerkmale wurden erstmals im Jahr 1995 durch UV-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.[17] Weitere Beobachtungen mit Hubble in den Jahren 2003 und 2004 ermöglichten die Erstellung einer Karte, die neben „Piazzi“ und einem auffälligen, hellen Fleck zahlreiche kleinere Oberflächenmerkmale zeigte.[18]

Nähere Details lieferte 2015 die US-Raumsonde Dawn, sie offenbarte dicht gesäte Einschlagkrater. Der größte benannte Krater namens Kerwan hat einen mittleren Durchmesser von 280 km und liegt am Äquator.[19] Die Wand des Kraters Occator ragt an manchen Stellen fast 2.000 Meter steil in die Höhe, innerhalb des Kraters liegen einige sehr helle Stellen, wobei in der Mitte mit Cerealia Facula der hellste Bereich des gesamten Himmelskörpers liegt. Außerdem gibt es noch eine andere Gruppe von Flecken weiter im Osten mit dem Namen Vinalia Faculae.[20] Ein Rätsel ist der Mangel an großen Kratern; einer der Erklärungsversuche ist die Annahme einer elastisch-zähen Oberfläche. Zumindest das große ovale Becken Vendimia Planitia könnte der unauffällige Rest einer sehr alten, größeren Impaktstruktur sein.[21] Vendimia Planitia hat einen Durchmesser von bis zu 750 km und erstreckt sich bis südlich des Äquators in den Krater Kerwan.[22] Die topografischen Höhenunterschiede auf Ceres betragen insgesamt bis zu 15 Kilometer.[23]

Bei den hellen Flecken innerhalb von Occator und an anderen Stellen, die bereits von Hubble erfasst wurden, handelt es sich vermutlich um Salzablagerungen. Eine Infrarot-Spektralanalyse deutet darauf hin, dass die hellen Flecken zum größten Teil aus Natriumkarbonat mit kleinen Anteilen von Silikatmineralen und Ammoniumkarbonat oder -chlorid bestehen.[24]

Im Rahmen der Dawn-Mission wurde außerdem der kuppelförmige Kryovulkan Ahuna Mons entdeckt, der sich in der Nähe des Äquators etwa 4.000 Meter hoch erhebt und aus einer Mischung von Chloriden, Mineralien und Wassereis besteht. Die Durchschnittstemperatur am Äquator beträgt etwa −110 °C.[25]

In der für Ceres erstellten Kartografie verläuft der Nullmeridian durch das Zentrum des 400 Meter breiten Kraters Kait[26] und teilt die Oberfläche in eine Kerwan-Hemisphäre sowie eine Occator-Hemisphäre.[27]

Zusammensetzung

Datei:Ceres Schnitt.png
Innerer Aufbau Ceres'

Die Messungen des Weltraumteleskops Hubble lassen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung von Ceres zu: 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.[3][28] 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.[29] Die Wassermenge auf Ceres wird auf etwa das Fünffache der auf der Erde vorhandenen Süßwasservorräte geschätzt. Außerdem konnte mithilfe des ESA-Infrarot-Weltraumteleskops Herschel Wasserdampf um Ceres nachgewiesen werden.[30] Der Wasserausstoß beträgt 6 kg/s und findet an zwei Stellen auf der Oberfläche statt. Wenn sich Ceres auf ihrer leicht elliptischen Umlaufbahn in Sonnennähe befindet, ist die Freisetzung am höchsten.[31][32]

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.

Dawn-Mission

Künstlerische Darstellung der Raumsonde Dawn

Die NASA-Raumsonde Dawn erreichte Ceres am 6. März 2015.[33][34] Die Primärmission bestand in der Kartografierung der Oberfläche aus einem hohen Ceres-Orbit und endete im Juli 2015. Von Juli bis Dezember 2015 näherte sich Dawn in der Sekundärmission in mehreren Schritten spiralförmig bis auf 380 km; dies ermöglicht eine Auflösung von 40 Meter pro Bildpunkt. Die Sekundärmission soll auch zur detaillierten Erfassung der Bodenchemie dienen und sollte Ende Juni 2016 enden.[35] Die NASA genehmigte Anfang Juli 2016 die Finanzierung der Anschlussmission zur fortgesetzten Beobachtung. Man erhofft sich davon weitere Informationen über den Aufbau und die Entwicklung von Ceres. Ceres nähert sich derzeit dem Perihel und man verspricht sich neue Erkenntnisse und Entdeckungen durch Langzeitbeobachtung.[36] Die verbleibenden Hydrazinreserven werden voraussichtlich nicht über das Jahr 2017[veraltet] hinaus reichen.[35]

Eine internationale Forschergruppe des italienischen Instituts für Astrophysik INAF gab im Februar 2017 bekannt, mit Hilfe der Raumsonde Dawn aliphatische organische Kohlenstoffverbindungen auf Ceres gefunden zu haben.[37]

  • Ceres-Rotation
    46.000 km Abstand
    19. Februar 2015

  • Zylinderprojektion der Ceres-Oberfläche
    46.000 km Abstand
    19. Februar 2015

  • Ceres-Halbphase
    40.000 km Abstand
    25. Februar 2015

  • Helle Flecke
    4.400 km Abstand
    6. Juni 2015

Siehe auch

Literatur

Weblinks

Commons: Ceres – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ AstDyS-2: (1) Ceres Bahnelemente. Universita di Pisa, abgerufen am 24. Oktober 2017.
  2. ↑ JPL Small-Body Database Browser: 1 Ceres. NASA, Jet Propulsion Laboratory, abgerufen am 24. Oktober 2017.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 P. C. Thomas, J. Wm. Parker, L. A. McFadden u. a.: Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape. In: Nature. Band 437, Nr. 7056, 2005, S. 224–226. doi:10.1038/nature03938.
  4. ↑ 4,0 4,1 Li Jian-Yang, Lucy A. McFadden, Joel Wm. Parker u. a.: Photometric analysis of 1 Ceres and surface mapping from HST observations. In: Icarus. Band 182, 2006, S. 143–160, doi:10.1016/j.icarus.2005.12.012; bibcode:2006Icar..182..143L.
  5. ↑ [tsˈeːʁεs] in Eva-Maria Krech, Eberhard Stock, Ursula Hirschfeld, Lutz-Christian Anders: Deutsches Aussprachewörterbuch. de Gruyter, Berlin 2009, ISBN 978-3-11-018202-6 (S. 406).
    [ˈt͜s eːrεs] in Max Mangold (Bearb.): Duden. Das Aussprachewörterbuch. 6. Auflage, Dudenverlag, Mannheim 2005, ISBN 3-411-04066-1, S. 235.
    „tséres“ in Theodor Siebs (Bearb.): Deutsche Bühnenaussprache – Hochsprache. 13. Auflage, Ahn, Bonn 1922, S. 214.
    [tseːrεs] in Wilhelm Viëtor: Deutsches Aussprachewörterbuch. 3. Auflage, Reisland, Leipzig 1921 (bei Google-books, S. 61)
    „Zehres“ in Carl Venator: Die in unserer Sprache gebräuchlichen Fremdwörter. 3. Auflage, Pabst, Darmstadt 1838 (bei Google-books, S. 76).
  6. ↑ M. Hoskin: Bode’s Law and the Discovery of Ceres. In: Astrophysics and Space Science Library. Band 183, 1993, S. 35; bibcode:1993pssc.symp...35H.
  7. ↑ S. G. Foderà, A. Manara, P. Sicoli: Giuseppe Piazzi and the Discovery of Ceres. In: William Bottke, Alberto Cellino, Paolo Paolicchi, Richard P. Binzel (Hrsg.): Asteroids III. University of Arizona Press, Tucson 2002, ISBN 0-8165-2281-2.
  8. ↑ andere Quellen besagen, dass durch die Bewegung der Erde der Planetoid in eine Region des Himmels kam, in der die hellen Sonnenstrahlen eine Beobachtung unmöglich machten: Ulrich Krengel: Von der Bestimmung von Planetenbahnen zur modernen Statistik. (Memento vom 28. Mai 2015 im Internet Archive), PDF 775 kB (mit Abb.)
  9. ↑ P. Brosche: Die Wiederauffindung der Ceres im Jahre 1801. In: Acta Historica Astronomiae. Band 14, 2002, S. 80–88; bibcode:2002AcHA...14...80B.
  10. ↑ G. Gronchi: Classical and modern orbit determination for asteroids. In: Transits of Venus: New Views of the Solar System and Galaxy Proceedings IAU Colloquium. Nr. 196, 2004, doi:10.1017/S174392130500147X.
  11. ↑ IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution votes.
  12. ↑ IAU: Vierter Zwergplanet heißt Makemake.
  13. ↑ Lutz D. Schmadel: Dictionary of Minor Planet Names. 5. Auflage, Springer, Berlin/ New York 2003, ISBN 3-540-00238-3.
  14. ↑ Marc Rayman: Dawn Journal May 28, 2015.
  15. ↑ J. W. Parker, P. C. Thomas, E. F. Young u. a.: Ceres Observations with HST: First Results. In: American Astronomical Society, DPS meeting #36, #28.01. 11/2004; bibcode:2004DPS....36.2801P. Die Messungen der Raumsonde Dawn ergeben einen etwas höheren Wert von 2,17 g/cm³.
  16. ↑ D. L. Mitchell, S. J. Ostro, R. S. Hudson u. a.: Radar Observations of Asteroids 1 Ceres, 2 Pallas, and 4 Vesta. In: Icarus. Band 124, Nr. 1, November 1996, S. 113–133, doi:10.1006/icar.1996.0193.
  17. ↑ J. W. Parker, S. A. Stern, P. C. Thomas u. a.: Analysis of the First Disk-resolved Images of Ceres from Ultraviolet Observations with the Hubble Space Telescope. In: The Astronomical Journal. Band 123, Nr. 1, Januar 2002, S. 549–557, doi:10.1086/338093.
  18. ↑ J.-Y. Li, L. A. McFadden, J. W. Parker u. a.: HST Photometry and Surface Mapping of Asteroid 1 Ceres. In: 36th Annual Lunar and Planetary Science Conference. Abstract Nr. 1345, März 2005 (PDF).
  19. ↑ Cerescrater im Gazetteer of Planetary Nomenclature der IAU (WGPSN)/USGS; zuletzt abgerufen am 24. Oktober 2017.
  20. ↑ DLR: Ceres: Kraterwände steiler als die Eiger-Nordwand. Auf: dlr.de vom 9. September 2015; zuletzt abgerufen am 12. September 2015.
  21. ↑ Ceres: Rätsel um fehlende Krater. Auf: scinexx.de; zuletzt abgerufen am 19. September 2016.
  22. ↑ Ceres im Gazetteer of Planetary Nomenclature der IAU (WGPSN)/USGS; zuletzt abgerufen am 24. Oktober 2017.
  23. ↑ Verein Kuffner-Sternwarte: Neue Einblicke in Ceres und neue Namen. (mit Karte) 1. August 2015, abgerufen am 27. Mai 2017
  24. ↑ Forscher lösen das Rätsel der weißen Flecken. t-online, 29. Juni 2015, abgerufen am 30. Juni 2016.
  25. ↑ n-tv 2016: Eisvulkan-auf-Zwergplanet-Ceres-entdeckt. n-tv wissen, 1. September 2016.
  26. ↑ Kait im Gazetteer of Planetary Nomenclature der IAU (WGPSN) / USGS
  27. ↑ Tilmann Althaus: Der erste Atlas von Ceres ist fertig gestellt. spektrum.de, 26. November 2015, abgerufen am 25. Mai 2017.
  28. ↑ Arnold Hanslmeier: Water in the Universe. Springer, Dordrecht 2011, ISBN 978-90-481-9984-6, S. 122ff (online auf Google books, zuletzt abgerufen am 24. Oktober 2017)
  29. ↑ T. B. McCord, C. Sotin: Ceres: Evolution and current state. In: Journal of Geophysical Research. Band 110, Nr. E5, Mai 2005, doi:10.1029/2004JE002244.
  30. ↑ Astronews.com: Wasserdampf um Zwergplanet Ceres. Auf: astronews.com vom 24. Januar 2014.
  31. ↑ NPO: Kleinplanet Ceres speit Wasserdampf. Auf: scinexx.de vom 23. Januar 2014; abgerufen am 25. Januar 2014. dieser Artikel gibt als Quelle an: Michael Küppers, Laurence O’Rourke u. a.: Localized sources of water vapour on the dwarf planet (1) Ceres. In: Nature. Nr. 505, 2014, S. 525–527, doi:10.1038/nature12918.
  32. ↑ Tilmann Althaus: Zwergplanet, Ceres sprüht Wasserdampf ins All. In: ASTROnews. vom 22. Januar 2014; abgerufen am 25. Januar 2014.
  33. ↑ DLR-Portal: Dawn – Mission zu Vesta und Ceres. Auf: dlr.de ; zuletzt abgerufen am 12. September 2015.
  34. ↑ DLR: Im Bann der eisigen Ceres. Auf: dlr.de vom 6. März 2015; zuletzt abgerufen am 12. September 2015.
  35. ↑ 35,0 35,1 Dawn Journal, 2016 February 29
  36. ↑ NASA’s New Horizons probe to visit mysterious object in outer solar system Artikel von Rachel Feltman in der Washington Post 5. Juli 2016, abgerufen am 8. Juli 2016.
  37. ↑ Organische Verbindungen auf „Ceres“, auf n-tv.de vom 16. Februar 2017; abgerufen am 16. Februar 2017
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