1 Ceres

Pozorovanie prostredníctvom Hubbleovým vesmírnym ďalekohľadom (HST) aj pomocou najvýkonnejších pozemských ďalekohľadov ukázalo, že Ceres má takmer guľový tvar, s miernym polárnym sploštením. Je to v súlade s predpokladom, že jeho gravitačná príťažlivosť umožnila dosiahnuť izostázu, teda zaujatie tvaru s minimálnou gravitačnou energiou. Popri planétke 4 Vesta a možno aj planétke 10 Hygiea je teda jedinou planétkou, pri ktorej k tomuto procesu došlo.

Prierez planétkou Ceres.

Spektroskopický prieskum ukázal, že povrchová vrstva obsahuje veľké množstvo uhlíka[1], organických látok[2] a podobá sa do istej miery svojím chemickým zložením uhlíkatým chondritom a že je teda málo pretvoreným pôvodným materiálom, z ktorého planétka akréciou vznikla. Bola preto zaradená po spektrálnej stránke do kategórie planétok triedy G (v hrubšej klasifikácii triedy C).

Predpokladá sa, že pri formovaní tejto planétky došlo k čiastočnej diferenciácii jeho vnútra, spôsobenej najmä teplom vznikajúcim pri rádioaktívnom rozpade ²⁶Al. Pôvodný materiál, ktorý obsahoval veľké množstvo vodného ľadu sa roztopil, a ťažšie silikátové horniny klesli do stredu, kde vytvorili kamenné jadro planétky. Chladnúci obal kvapalnej vody s prímesou ľahších, prevažne uhlíkatých látok vytvoril plášť, ktorého hrúbka sa odhaduje na 60 až 120 km. Najvyššia vrstva, odhadom 10 km hrubá, sa však nikdy úplne neroztavila a tvorí kôru planétky, so zložením blízkym pôvodnému materiálu. Kôra bola iba čiastočne pretvorená dopadmi menších telies. To potvrdzujú aj rádiolokačné pozorovania podľa ktorých je povrch planétky pokrytý vrstvou regolitu.

Z priemernej hustoty sa dá usúdiť, že voda na Cerere tvorí asi 17 až 27 % jej hmotnosti, čo prestavuje v priemere asi 2 × 10⁸ km³ vody, teda približne päťkrát viac, ako je celkové množstvo vody na zemskom povrchu. Prítomnosť vody v povrchových vrstvách bola nepriamo spektroskopicky dokázaná meraním ultrafialového spektra astronomickou družicou IUE, ktorá objavila čiary hydroxidu OH, svedčiace o stále sa obnovujúcej veľmi riedkej atmosfére vodnej pary, unikajúcej z povrchu planétky.

Planétka Ceres sa počas svojej existencie nezrazila so žiadnym väčším telesom, ktoré by významne zasiahlo do jej geologického vývoja.

Na povrchu bola na snímkach vyhotovených v roku 1995 s malým rozlíšením asi 60 km/px v ultrafialovej časti spektra pomocou HST objavená tmavšia oblasť s rozmermi približne 250 km, ktorá bola nazvaná na počesť objaviteľa planétky Piazzi a o ktorej sa predpokladalo, že by to mohol byť impaktný kráter. Pri neskorších pozorovaniach v roku 2002 s podobným rozlíšením Keckovým ďalekohľadom na Havajských ostrovoch vo viditeľnej oblasti s použitím adaptívnej optiky, však nebol Piazzi pozorovaný. Namiesto neho boli spozorované dve iné tmavé oblasti, z ktorých jedna mala stredové zjasnenie. O nich sa tiež predpokladá, že ide o krátery. Pozorovania pomocou HST s vyšším rozlíšením 30 km/px v rokoch 2004 a 2005 vo viditeľnom svetle odhalilo ďalší albedový útvar, tentoraz s vyšším albedom a teda svetlejší, s priemerom asi 400 km, ktorého podstata je doteraz neznáma.

Skupina jasných albedových útvarov vnútri krátera nasnímaných sondou Dawn

Bližšie a oveľa presnejšie informácie o povrchu planétky sme však získali až po usadení sondy Dawn na jej orbite v roku 2015. Jej snímky nám odhalili okrem krátermi pokrytého povrchu aj viacero zvláštnych útvarov. Ide predovšetkým o viacero jasno-bielych škvŕn nachádzajúcich sa vnútri niektorých kráterov, z nich najvýraznejšia je veľká škvrna vnútri 92 kilometrového krátera Occator. Ich pôvod bol až do roku 2020 nejasný. Zistilo sa, že obsahujú uhličitan sodný, ktorý preniká na povrch ako slaná voda a po odparení vytvára reflexný povrch. Ložiská sú v hĺbke približne 40 km a na povrch tekutinu tlačia geologické aktivity (pravdepodobne stále v činnosti). Vek útvarov sa odhaduje na 2 milióny rokov.[3]

K ďalším objavom sondy patrí aj samostatne stojaca hora pyramídového tvaru o výške asi 5 km. Presné objasnenie pôvodu týchto a ďalších útvarov na povrchu Ceresu sa predpokladá až po znížení orbity sondy Dawn.

Najvyšší bod na povrchu je neaktívny kryovulkán Ahuna Mons s výškou 4 km.[4] V minulosti bol na planétke aktívny kryovulkánizmus.[5]

V minulosti sa predpokladalo, že planétka Ceres je materským telesom rodiny telies nazývanej jej menom. Najnovšie výpočty dlhodobého vývoja dráhy však ukazujú, že sama planétka Ceres do tejto oblasti prišla a že teda nemá s ostatnými telesami žiadnu spojitosť. Tiež neexistencia náznakov na planétke o veľkom impakte, ktorý by viedol ku vzniku sekundárnych telies, znižuje pravdepodobnosť prípadnej príbuznosti ďalších planétok s Ceresom.

Aj keď je Ceres najväčšou planétkou v hlavnom pásme planétok a jej albedo patrí k priemeru (0,113), nie je ani pri najoptimálnejšej opozícii, keď sa približuje k Zemi na 1,59 AU prakticky pozorovateľná voľným okom. Maximálna zdanlivá hviezdna veľkosť totiž dosahuje najvyššie hodnoty 7,0^m; teoreticky by táto hodnota síce za veľmi priaznivých pozorovacích podmienok pre ľudí s mimoriadne citlivým zrakom stačila na spozorovanie tejto planétky, ale také pozorovanie zatiaľ nebolo nikdy potvrdené. Stačí však aj malý ďalekohľad, prípadne triéder, aby planétka mohla byť pozorovaná.

Relatívne veľká vzdialenosť je tiež prekážkou bližšieho skúmania tejto planétky.

Po objave planéty Urán v roku 1781, ktorá zapadala do tzv. Titiusovho-Bodeho radu, sa mnoho astronómov rozhodlo nájsť aj dovtedy neodhalenú planétu, ktorá mala obiehať Slnko medzi dráhami Marsu a Jupitera vo vzdialenosti 2,8 astronomických jednotiek (AU) od Slnka. Jedným z nich bol aj dvorný astronóm v meste Gotha, barón Franz Xaver von Zach, ktorý podporovaný Bodem, začal v roku 1787 s jej hľadaním. Rozumne svoje hľadanie obmedzil na oblasť nebeskej sféry blízko ekliptiky. Za tým účelom si vytvoril vlastný katalóg hviezd blízkych ekliptike, ale aj tak bolo jeho snaženie márne. Na jeseň 1799 navštívil astronómov v Celle, Brémach a v Lilienthale, s ktorými o tomto probléme diskutoval. Dospeli k záveru, že takú úlohu nemôže zvládnuť jeden astronóm. Preto sa 21. septembra 1800 zišli v Lilienthale von Zach, J. H. Schröter, H. W. M. Olbers, C. L. Harding, F. A. Freiherr von Ende a J. Gildemeister. Pretože na schôdzke usúdili, že ani šesť skúsených pozorovateľov nie je dostatočný počet, rozhodli sa prizvať ďalších európskych astronómov. Rozdelili preto oblasť zvieratníka na 24 rovnakých úsekov po 15° a vymedzili tieto úseky na oblasť 7° až 8° na sever a na juh od ekliptiky. O pridelení oblastí rozhodoval los. Tak vznikla prvá medzinárodná astronomická kampaň v histórii. Jej účastníci sa nazvali „nebeskou políciou“ („Himmelspolizey“).

Jedným z prizvaných astronómov bol aj taliansky profesor matematiky Giuseppe Piazzi z Palerma na Sicílii, ktorý síce nebol skúseným astronómom, ale vďaka podpore vtedajšieho kráľa Sicílie Ferdinanda IV. vybudoval v rokoch 1780 až 1791 vo veži kráľovského zámku astronomické observatórium. V tom čase to bola najjužnejšia hvezdáreň v celej Európe. V roku 1789 ju vybavil výkonným šošovkovým ďalekohľadom s objektívom s priemerom 7,5 cm, päťstopým vertikálnym a trojstopým azimutálnym kruhom s veľmi presným odčítaním súradníc, ktorý vyrobil anglický mechanik Jesse Ramsden. Toto zariadenie patrilo k špičkovým astrometrickým prístrojom tej doby.

Zľava: Vesta, Ceres, Mesiac.

Hlavným cieľom Piazziho však nebolo hľadanie novej planéty, ale zostavenie čo najpresnejšieho katalógu hviezd. Na tejto úlohe pracoval aj 1. januára 1801. Pri hľadaní hviezdy Mayer 87 podľa Wollastonovho katalógu (v skutočnosti išlo o hviezdu Lacaille 87, z tohto dôvodu poloha u Wollastona nesúhlasila s údajmi v Mayerovom katalógu a preto to Piazzi kontroloval) uvidel dovtedy nepopísaný objekt hviezdnej veľkosti 8^m. Keď na druhý deň zistil, že sa objekt medzi hviezdami posunul, venoval mu bližšiu pozornosť. Dňa 24. januára toho istého roka rozposlal kolegom list o objave, kde objekt opatrne nazval kométou. Svojmu kolegovi B. Orianimu do Milána napr. napísal:

Pozoroval som 1. januára blízko ramena Býka hviezdu ôsmej veľkosti, ktorá sa ďalší večer, teda 2., posunula o 3′30″ približne na sever a o 4′ približne k znameniu Baran… Ja by som tu hviezdu označil ako kométu, ale nevykazuje žiadnu hmlovinu a potom jej pohyb je tak pomalý a pravidelný, že mi skôr napadá, že by to mohlo byť niečo lepšieho ako nejaká kométa. Je to iba domnienka a to mi veľmi bráni ju zverejniť…

Pozorovanie pokračovalo až do 11. februára 1801, keď sa objekt priblížil k Slnku natoľko, že už nebol pozorovateľný. Celkom ho Piazzi sledoval dvadsaťštyri nocí.

Aj keď bol Piazzi matematik, nemal k dispozícii vhodnú výpočtovú metódu, aby z tak krátkeho úseku dráhy určil dostatočne presne elementy dráhy nového telesa. Svojimi výpočtami iba zistil, že sa nepohybuje po parabole, čo sa vtedy predpokladalo o kométach, ale skôr po kružnici.

Problém výpočtov elementov však vyriešil geniálny nemecký vedec C. F. Gauss, ktorý v lete roku 1801 vypracoval matematický postup, umožňujúci určiť elementy dráhy z menšieho počtu pozorovaní na kratšom oblúku dráhy, tzv. metódu najmenších štvorcov. Vďaka tomu mohol planétku von Zach 7. decembra 1801 znovu objaviť presne na Gaussom vypočítanom mieste. Objav potvrdil svojimi pozorovaniami 1. a 2. januára 1802 tiež Olbers.

Prakticky až do polovice 19. storočia bola ešte považovaná za planétu a dostala dokonca aj grafické symboly ako iné planéty (pozri hore v tabuľke). Ani objav ďalších planétok na tom nič nezmenil. Až v 50. rokoch 19. storočia, keď objavov planétok rýchlo pribúdalo, začala byť spolu s ostatnými podobnými telesami pokladaná iba za planétku. Spočiatku Piazzi veľkosť nového telesa veľmi precenil; odhadoval, že jeho priemer je porovnateľný s priemerom Zeme. Naopak anglický astronóm William Herschel už v máji 1802 po objave druhej planétky 2 Pallas predpokladal, že ide o malé telesá a navrhol ich pomenovať asteroidy, teda hviezdam podobné.

Piazzi nazval objavený objekt Ceres Ferdinandea. Prvá časť mena pochádza od rímskej bohyne Ceres, ktorá bola ochrankyňou poľnohospodárov a úrody, súčasne patrónkou ostrova Sicília a sestrou Jupitera; druhá časť mena bola pridaná na počesť Piazziho kráľovského ochráncu a sponzora, Ferdinanda IV. Pretože použitie tohto prídavku nebolo v iných krajinách príliš vítané, veľmi skoro z názvu planétky zmizlo.

V Nemecku J. E. Bode navrhoval pre túto planétku meno Juno (neskôr použité pre tretiu objavenú planétku 3 Juno). Krátko sa používalo tiež meno Hera (neskôr tento názov dostala planétka 103 Hera).

Ceres až donedávna nebola skúmaná zblízka žiadnou pozemskou sondou. V septembri 2007 však bola vypustená sonda Dawn, ktorá najprv v rokoch 2011 - 2012 skúmala z orbity planétku 4 Vesta. Následne jej orbitu opustila a začala sa presúvať k Ceresu, pričom na jeho orbite sa usadila 6. marca 2015 a začala tak jeho rozsiahly blízky prieskum. Spočiatku táto sonda obiehala planétku vo výške 13 500 km, neskôr orbitu znížila na 4 400 km. Ku koncu primárnej misie sondy v decembri 2015 sa znížila orbita až na 375 km. V júni 2018 preletela vo výške 35 km.[6]

• Josip Kleczek: Velká encyklopedie vesmíru. Praha: Academia, 2002. S. 66. ISBN 80-200-0906-X (po česky)
• 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). (po anglicky)
• Supplemental IRAS Minor Planet Survey (po anglicky)
• Osservatorio Astronomico di Palermo, Giuseppe S. Vaiana (po anglicky)
• detailed essay by J. L. Hilton (po anglicky)
• Largest Asteroid Might Contain More Fresh Water than Earth September 7, 2005 Space.com (po anglicky)
• Hubble Space Telescope news archive [2005-09-07]. (po anglicky)
• Observations reveal curiosities on the surface of asteroid Ceres. SwRI. (po anglicky, snímky v UV oblasti)
• Snímky celej otáčky.
• THOMAS, P. C. et al. Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape, Nature, Vol. 437, s. 224 (2005). (po anglicky)
• BRITT D. T. et al. Asteroid density, porosity, and structure, s. 488 Asteroids III, University of Arizona Press (2002). (po anglicky)
• SAINT-P&Eacute O.; Ceres surface properties by high-resolution imaging from earth, Icarus, vol. 105, s. 271 (1993). (po 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). (po anglicky)
• PIAZZI, Giuseppe. Risultati delle Osservazioni della Nuova Stella, Palermo, 1801. (po taliansky)
• HILTON, James L. U.S. Naval Observatory Ephemerides of the Largest Asteroids The Astronomical Journal, Vol. 117 pp. 1077 (1999). (po anglicky)
• HOSKIN, M. Bode's Law and the Discovery of Ceres, Astrophysics and Space Science Library, Vol. 183, s. 35 (1993) (po anglicky)
• FODERÀ SERIO, S. G., MANARA, A. , SICOLI, P.: Giuseppe Piazzi and the Discovery of Ceres, Asteroids III. Univ. of Arizona Press, 2002, ISBN 0816522812 (po anglicky)
• BROSCHE, P. The rediscovery of Ceres in 1801, Acta Historica Astronomiae, Vol. 14, s. 80-88 (2002) (angl.)
• SCHMADEL, L. D. Dictionary of Minor Planet Names, 5. vyd. Berlin: Springer, 2003. ISBN 3540002383 (po 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) (po anglicky)
• PARKER J. at al. Ceres Observations with HST: First Results, American Astronomical Society, DPS meeting #36, #28.01 (11/2004)] (po anglicky)
• MITCHELL D. L. et al. Radar Observations of Asteroids 1 Ceres, 2 Pallas, and 4 Vesta in Icarus, Vol. 124, Issue 1, s 113-133 (11/1996). - DOI: 10.1006/icar.1996.0193 (po 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, Issue 1, s. 549-557 (01/2002) . - DOI 10.1086/338093. (po 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) (po 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. (po anglicky)
• McCORD,T. B.. SOTIN C. Ceres: Evolution and current state, Journal of Geophysical Research, Vol. 110, Issue E5 (5/2005). - DOI 10.1029/2004JE002244. (po anglicky)
• McCORD,T. B.. SOTIN C. Ceres Evolution and Current State: A Summary, Dawn's Early Light. Vol. 2, Iss. 2, 2003. (po anglicky)
• RUSSELL, C. T. Dawn: A journey in space and time, University of California Postscripts. Paper 297. Los Angeles: UCLA, 2004. (po anglicky)
• Ceres, der größte Himmelskörper im Asteroidengürtel (po nemecky)
• HAVLÍČEK, Antonín. Dawn [online]. DATABÁZE KOSMICKÝCH SOND PRO PRŮZKUM TĚLES SLUNEČNÍ SOUSTAVY, rev. 2007-10-29, [cit. 2009-11-13]. Dostupné online. (česky)

• TICHÁ, Jana. (Ne)zapomenout na Palermo. IAN, 2001 (po česky)
• Movie of one Cererian rotation (processed Hubble images) (po anglicky)
• Informationen zum Aufbau (2005) (po nemecky)
• HST 2001. SwRI (po anglicky)
• HST Pictures 2003-2004. STScI (po anglicky)
• (1) Ceres. NASA-JPL (po anglicky, graf dráhy)
• Heavens Above (po anglicky, hviezdna mapka pre vyhľadanie)
• (1) Ceres. AstDys (po anglicky, elementy dráhy a ďalšie dáta)
• astronomy.com, movie credit J. Parker, Southwest Research Institute. (po anglicky)
• CUNNINGHAM, C. J. The Great Asteroid Nomeclature Controversy of 1801. Asteroids, Comets, Meteors 1991. Houston: LPI, 1992. S. 141-143. (po anglicky, o navrhovaných menach)