Toen de Siciliaanse astronoom Giuseppe Piazzi Ceres in 1801 zag, dacht hij dat het een planeet was. Astronomen wisten toen nog niets van asteroïden. Nu weten we dat er een enorme hoeveelheid van is, voornamelijk in de belangrijkste asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter.

Ceres heeft een diameter van ongeveer 1000 km en is goed voor een derde van de massa in de belangrijkste asteroïdengordel. Het verkleint de meeste andere lichamen in de gordel. Nu weten we dat het een planeet is, zij het een dwerg, ook al zijn zijn buren meestal asteroïden.

Maar wat doet een dwergplaneet in de asteroïdengordel?

Een nieuw onderzoeksartikel geeft het antwoord:Ceres is niet gevormd in de asteroïdengordel. Het vormde zich verder in het zonnestelsel en migreerde vervolgens naar zijn huidige positie. Dit is niet de eerste studie die tot die conclusie komt, maar het voegt gewicht toe aan het idee.

Het artikel heet 'Dynamische oorsprong van de dwergplaneet Ceres' en is gepubliceerd in het tijdschrift Icarus . De hoofdauteur is Rafael Ribeiro de Sousa, hoogleraar natuurkunde aan de Sao Paulo State University in Brazilië. Andere co-auteurs komen van dezelfde universiteit en van Frankrijk en de V.S.

(Opmerking:Ceres wordt een dwergplaneet, een protoplaneet en soms een asteroïde genoemd. Het heeft geen zin om eraan op te hangen. Het werd officieel geclassificeerd als een dwergplaneet in 2006.)

Ceres is een van de drie dwergplaneten of protoplaneten in de asteroïdengordel. De andere twee zijn Vesta en Pallas. Een vierde groot lichaam, Hygiea, heeft een diameter van 434 km en kan ook een dwergplaneet zijn. Deze vier grootste lichamen vormen de helft van de massa van de asteroïdengordel.

Het meeste van wat we weten over Ceres komt van NASA's Dawn-missie. Dawn was het eerste ruimtevaartuig dat twee buitenaardse lichamen bezocht en de eerste die om een ​​dwergplaneet draaide. Dawn bezocht zowel Vesta als Ceres voordat het ruimtevaartuig in oktober 2018 zonder brandstof kwam te zitten. Nu is het verlaten in een stabiele baan rond Ceres.

De terminologie en beschrijvingen van de grootste objecten in de asteroïdengordel kunnen verwarrend zijn, maar Ceres onderscheidt zich van de andere drie. Ceres is het enige lichaam in de riem dat massief genoeg is om een ​​sferoïde vorm te behouden. Ceres heeft ook een voorbijgaande atmosfeer die een exosfeer wordt genoemd. Zonlicht sublimeert waterijs en ammoniakijs tot damp, maar de zwaartekracht van de dwergplaneet is te zwak om het vast te houden. Dit is een belangrijke aanwijzing voor de oorsprong van Ceres, omdat asteroïden doorgaans geen damp uitstoten.

De aanwezigheid van ammoniak is ook een aanwijzing.

Kometen bevatten vluchtig ijs zoals ammoniak dat subliem wordt als de zon ze verwarmt. Dat is wat de staart en coma van de komeet creëert. Maar kometen komen uit de koude buitengebieden van het zonnestelsel waar ze het vluchtige ijs zouden hebben opgehoopt. Aangezien Ceres vluchtige stoffen als een komeet heeft bevroren, suggereert dit dat het ook in de koudere streken van het zonnestelsel is ontstaan.

"De aanwezigheid van ammoniakijs is een sterk waarneembaar bewijs dat Ceres mogelijk is gevormd in het koudste deel van het zonnestelsel voorbij de Frost Line, bij temperaturen die laag genoeg zijn om condensatie en versmelting van water en vluchtige stoffen zoals koolmonoxide [CO] te veroorzaken. , kooldioxide [CO₂ ] en ammoniak [NH3]," zei Ribeiro de Sousa in een persbericht.

De grens tussen het koudere buitenste zonnestelsel en het warmere binnenste zonnestelsel wordt de Frost Line genoemd. Er zijn specifieke vorstlijnen voor verschillende vluchtige stoffen die bij verschillende temperaturen bevriezen, maar astrofysici spreken voor de eenvoud van een enkele vorstlijn. De vrieslijn bevindt zich nu dicht bij de baan van Jupiter, maar is er niet altijd geweest. Het is verplaatst naarmate het zonnestelsel evolueerde. De zonnenevel was in het begin ondoorzichtig en de warmte van de zon reikte niet zo ver. De zon was toen ook minder energiek, dus de vrieslijn lag dichter bij de zon.

De groei van de reuzenplaneten had ook invloed op de positie van de vrieslijn. "De intense zwaartekrachtverstoring veroorzaakt door de groei van deze planeten kan de dichtheid, druk en temperatuur van de protoplanetaire schijf hebben veranderd, waardoor de Frost Line is verplaatst. Deze verstoring in de protoplanetaire gasschijf kan ertoe hebben geleid dat de uitdijende planeten migreren naar banen dichter bij de zon terwijl ze gas en vaste stoffen kregen", zei co-auteur Ernesto Vieira Neto.

"In ons artikel stellen we een scenario voor om uit te leggen waarom Ceres zo anders is dan naburige asteroïden. In dit scenario begon Ceres zich te vormen in een baan ver voorbij Saturnus, waar ammoniak overvloedig was. Tijdens de groeifase van de reuzenplaneet werd het naar binnen getrokken. de asteroïdengordel als een migrant uit het buitenste zonnestelsel en heeft tot nu toe 4,5 miljard jaar overleefd," zei Ribeiro de Sousa.

Het team voerde een groot aantal computersimulaties uit om het idee te testen. Ze simuleerden de vorming van reuzenplaneten in de protoplanetaire schijf van de zon, waaronder Jupiter en Saturnus. Ze bevatten ook enkele embryonale planeten die als voorlopers van Uranus en Neptunus dienden. Daarna voegden ze een groep objecten toe met composities en afmetingen vergelijkbaar met Ceres. Hun opname is gebaseerd op de veronderstelling dat Ceres een van de vroege planetesimalen van het zonnestelsel is, objecten die op weg zijn om volwaardige planeten te worden.

"Onze simulaties toonden aan dat de vormingsfase van de gigantische planeet zeer turbulent was, met enorme botsingen tussen de voorlopers van Uranus en Neptunus, uitstoten van planeten uit het zonnestelsel en zelfs invasie van het binnenste gebied door planeten met een massa groter dan drie keer die van de aarde. massa. Bovendien verspreidde de sterke zwaartekrachtverstoring objecten die lijken op Ceres overal. Sommigen hebben misschien het gebied van de asteroïdengordel bereikt en stabiele banen verworven die in staat zijn om andere gebeurtenissen te overleven, "zei Ribeiro de Sousa.

De onderzoekers zeggen dat er vier stappen nodig zijn om een ​​Ceres-achtig object in de asteroïdengordel te implanteren. De eerste is een snelle radiale mengfase in de positie van de planetesimalen in de buitenste planetesimalenschijf. De tweede is wanneer de Ceres-kandidaat wordt gevangen in gemene resonantie met gigantische planeten. De derde stap is een chaotische fase, waarin het Ceres-achtige object andere "indringers" kan ontmoeten die zijn excentriciteit kunnen vergroten of verkleinen en het object in stabielere gebieden in de binnenste asteroïdengordel kunnen verspreiden. De chaotische fase omvat ook gasweerstand en gasvormige dynamische wrijving die de excentriciteit en neiging van de Ceres-kandidaat kunnen veranderen en in zijn huidige positie kunnen implanteren. De vierde fase is waar het gas wordt verwijderd uit de protoplanetaire schijf, indringers worden verwijderd, Ceres wordt verwijderd uit de resonantie van de gemiddelde beweging en de implantatie stabiel wordt.

De simulaties van het team toonden ook aan dat Ceres slechts een van de vele soortgelijke objecten is die in de vroege dagen van het zonnestelsel bestonden. "Onze belangrijkste bevinding was dat er in het verleden minstens 3.600 Ceres-achtige objecten buiten de baan van Saturnus waren. Met dit aantal objecten toonde ons model aan dat een van hen in een baan om de aarde kon zijn getransporteerd en gevangen in de asteroïdengordel lijkt erg op de huidige baan van Ceres," zei Ribeiro de Sousa.

Dit zijn niet de eerste onderzoekers die met een getal als 3.600 Ceres-achtige objecten komen. Anderen hebben kraters en het aantal objecten buiten Saturnus en in de Kuipergordel bestudeerd om met hun resultaten te komen. Deze studie bevestigt eerdere resultaten en ondersteunt ons begrip van hoe het zonnestelsel gevormd en geëvolueerd is. "Ons scenario stelde ons in staat om het aantal te bevestigen en de orbitale en chemische eigenschappen van Ceres te verklaren. De studie bevestigt opnieuw de nauwkeurigheid van de meest recente modellen van de vorming van het zonnestelsel," zei hij. + Verder verkennen

Dawn voltooit primaire missie