(1) Ceres

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Zwergplanet
(1) Ceres Astronomisches Symbol von Ceres
Ceres, fotografiert am 23. Januar 2004 mit dem Hubble-Weltraumteleskop
Ceres, fotografiert am 23. Januar 2004 mit dem Hubble-Weltraumteleskop
Eigenschaften des Orbits[1]
(Simulation)
Große Halbachse 2,767 AE
(413,94 Mio. km)
Perihel – Aphel 2,546 – 2,987 AE
Exzentrizität 0,0796
Neigung der Bahnebene 10,59°
Siderische Umlaufzeit 4,602 a
Synodische Umlaufzeit 467 d
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit 17,909 km/s
Physikalische Eigenschaften[2][3]
Äquator- – Poldurchmesser* 975 – 909 km
Masse 9,35 · 1020 kg
Mittlere Dichte 2,077 g/cm3
Fallbeschleunigung* 0,27 m/s2
Fluchtgeschwindigkeit 0,51 km/s
Rotationsperiode 9 h 4 min 30 s
Neigung der Rotationsachse
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 oder – in der Nomenklatur für Asteroiden(1) Ceres ist ein Zwergplanet und mit einem Äquatordurchmesser von 975 km das größte Objekt im Asteroiden-Hauptgürtel. Sie besitzt keinen bekannten Mond. 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. Ihr astronomisches Symbol ist eine stilisierte Sichel: Astronomisches Symbol von Ceres.

Entdeckung[Bearbeiten]

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.[4] Piazzi, der das Objekt zunächst für einen Kometen hielt, gelang seine Entdeckung allerdings zufällig während der Überprüfung eines Sternkataloges in der Neujahrsnacht 1801.[5]

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

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 die Position des Zwergplaneten zu machen. Damit konnte von Zach Ceres am 7. Dezember 1801 wieder auffinden.[6] 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.[7] 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 - 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 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 nun gemeinsam mit Pluto, (136199) Eris, (136472) Makemake und (136108) Haumea als Zwergplanet klassifiziert wird.[8][9]

Benennung[Bearbeiten]

Piazzi benannte 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“.[10] Da die Ehrung von König Ferdinand in anderen Nationen aber 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 Asteroiden benannt.

Umlaufbahn[Bearbeiten]

Die Bahn von Ceres (gelb) im Vergleich zu der des Mars (rot), Objektgrößen nicht maßstabsgerecht.

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. 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 6,6 mag. Ceres lässt sich daher bereits mit einem Fernglas oder einem kleinen Teleskop auffinden.

Beschaffenheit[Bearbeiten]

Größe und Masse[Bearbeiten]

Ceres ist das größte und massenreichste Objekt des Asteroidengürtels im inneren Sonnensystem. Für die Masse wird ein Wert von 9,35 × 1020 kg angegeben, was dem 6390. Teil der Erdmasse entspricht. Ceres hat damit etwa die 3,5fache Masse des schwersten Asteroiden, (4) Vesta, und vereinigt etwa 30 % der Gesamtmasse des Asteroidengürtels in sich.

Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble haben gezeigt, dass Ceres ein leicht abgeplattetes Rotationsellipsoid ist, mit einem Äquatordurchmesser von 975 (±3) km und einem Polardurchmesser von 909 (±3) km.[2][11] Die Oberfläche von Ceres ist damit etwa 2.850.000 km² groß, also etwas größer als die Landfläche von Argentinien. Die Rotationsperiode beträgt 9,075 Stunden, die mittlere Dichte wird mit 2,077 ± 0,036 g/cm3 angegeben.

Oberfläche[Bearbeiten]

Ceres besitzt eine dunkle kohlenstoffreiche Oberfläche mit einer Albedo von 0,09.[3] Radarbeobachtungen haben ergeben, dass die gesamte Oberfläche gleichmäßig von pulverigem Regolith bedeckt zu sein scheint.[12] 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.[13] 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.[14]

Zusammensetzung[Bearbeiten]

Schnitt durch den Zwergplaneten zur Illustration des inneren Aufbaus

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.[2][15] 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.[16] 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.[17] Der Wasserausstoß beträgt 6 kg/s. Er wird von zwei Stellen auf der Oberfläche freigesetzt. Wenn Ceres auf seiner leicht elliptischen Umlaufbahn in Sonnennähe ist, ist die Freisetzung am höchsten[18][19].

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.

Ausblick[Bearbeiten]

Raumsonde Dawn im Asteroidengürtel zwischen Vesta (l.) und Ceres (r.), künstlerische Darstellung

Die Raumsonde Dawn soll im Februar 2015 Ceres erreichen, in eine Umlaufbahn einschwenken und den Zwergplaneten danach mehrere Monate lang erkunden. Man erhofft sich von dieser Mission weitere Informationen über den Aufbau und die Entwicklung von Ceres.

Vom 15. Juli 2011 bis zum 5. September 2012 befand sich Dawn bereits in einer Umlaufbahn um den Asteroiden Vesta. Daher wird ein Vergleich zwischen der eisigen Ceres und der felsigen Vesta möglich sein.[20]

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Ast Dys Ceres Bahnelemente.
  2. a b c P. C. Thomas, J. Wm. 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. Band 437, Nr. 7056, 2005, S. 224–226. doi:10.1038/nature03938.
  3. a b Li Jian-Yang, Lucy A. McFadden, Joel Wm. Parker, Eliot F. Young, S. Alan Stern, Peter C. Thomas, Christopher T. Russell, Mark V. Sykes: 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; (Abstract).
  4. M. Hoskin: Bode’s Law and the Discovery of Ceres. In: Astrophysics and Space Science Library. Band 183, 1993, S. 35; (Abstract).
  5. S. G. Foderà, A. Manara, P. Sicoli: Giuseppe Piazzi and the Discovery of Ceres. In: William Bottke, Alberto Cellino, Paolo Paolicchi und Richard P. Binzel (Hrsg.): Asteroids III, University of Arizona Press, 2002, ISBN 0-8165-2281-2.
  6. P. Brosche: Die Wiederauffindung der Ceres im Jahre 1801. In: Acta Historica Astronomiae. Band 14, 2002, S. 80–88; (Abstract).
  7. G. Gronchi: Classical and modern orbit determination for asteroids. In: Transits of Venus: New Views of the Solar System and Galaxy Proceedings IAU Colloquium No. 196, 2004; doi:10.1017/S174392130500147X.
  8. IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution votes
  9. IAU: Vierter Zwergplanet heißt Makemake
  10. Lutz D. Schmadel: Dictionary of Minor Planet Names. 5. Auflage. Springer Verlag, 2003, ISBN 3-540-00238-3.
  11. 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); (Abstract).
  12. 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. Band 124, Nr. 1, 11/1996, S. 113–133; doi:10.1006/icar.1996.0193.
  13. 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. Band 123, Nr. 1, 01/2002, S. 549–557, doi:10.1086/338093.
  14. 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); PDF.
  15. Arnold Hanslmeier: Water in the Universe. Springer, Dordrecht 2011, ISBN 978-90-481-9984-6,S.122ff, @google books abgerufen am 24.September 2012
  16. T. B. McCord, C. Sotin: Ceres: Evolution and current state. In: Journal of Geophysical Research. Band 110, Nr. E5 (5/2005); doi:10.1029/2004JE002244.
  17. Astronews.com: Wasserdampf um Zwergplanet Ceres – 24. Januar 2014.
  18. NPO: Kleinplanet Ceres speit Wasserdampf, in sinexx.de, Datum: 23. Januar 2014, Abgerufen: 25. Januar 2014, dieser Artikel gibt als Quelle an: Nature, 2014; doi10.1038/nature12918
  19. Tilmann Althaus: Zwergplanet, Ceres sprüht Wasserdampf ins All in ASTROnews, Datum: 22. Januar 2014, Abgerufen: 25. Januar 2014
  20. Spiegel Online

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Ceres – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Dies ist ein als lesenswert ausgezeichneter Artikel.
Dieser Artikel wurde am 30. November 2005 in dieser Version in die Liste der lesenswerten Artikel aufgenommen.