梅西爾德星

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梅西爾德星
(253) mathilde.jpg
美國太空總署擁有的梅西爾德星照片
发现[1]
发现者 約翰·帕利扎
发现日期 1885年11月12日
编号
其他名称 1949 OL1, A915 TN
小行星分类 主帶小行星
轨道参数[3]
历元 2005年1月30日(JD 2453400.5)
远日点 501.334 Gm
3.35121 AU
近日点 290.564 Gm
1.94230 AU
半长轴 395.949 Gm
2.64676 AU
离心率 0.266157
轨道周期

1572.787 d


(4.31 yr
平均速度 17.98 km/s[2]
平近点角 111.960°
轨道倾角 6.738°
升交点黄经 179.633°
近日点参数 157.475°
物理特征
大小 52.8[3] km
(66×48×46 km[4])
质量 1.033(±0.044)×1017[5] kg
平均密度 1.3[5] g/cm³
表面重力 0.0025[6] m/s²
逃逸速度 16.2[7] m/s
自转周期 17.406±0.010[8] d
(17 dh 45 min)
反照率 0.0436[3]
温度 ~174[9] K
光谱类型 Cb[3]
绝对星等 (H) 10.20[3]

梅西爾德星253 Mathilde)是一顆位於小行星帶小行星,直徑大約50公里,由約翰·帕利扎於1885年所發現。梅西爾德星擁有一個橢圓形的軌道,公轉週期則超過4年。

這顆小行星以一個不尋常的速度緩慢自轉,需要17.4天才繞著它的軸心旋轉一圈。梅西爾德星是一顆原始C-型小行星,這意味小行星的表面具有較高比例的,導致它的表面相當黑暗,只有4%的光線被反射出去[10]

會合-舒梅克號在1997年6月近距離通過梅西爾德星,當時太空船正在前往愛神星。在飛越梅西爾德星時,太空船針對小行星的一個半球進行拍攝,顯示梅西爾德星表面佈滿許多大型的隕石坑。直到羅塞塔號在2010年飛越魯特西亞為止,梅西爾德星是太空船近距離探測過最大的一顆小行星,也是第一顆被太空船近距離探測過的C-型小行星。

觀測史[编辑]

奧地利海軍天文台的主管約翰·帕利扎在1880年獲得在新落成維也納天文台擔任助理的機會。雖然接受這個工作代表約翰·帕利扎遭到降職,但是反過來,他將有機會使用新型的27英寸(690公釐折射望遠鏡,它在當時是世界上最大的望遠鏡。當時帕利扎已經發現27顆小行星,後來在維也納工作時,他繼續利用27英寸(690公釐)及12英寸(300公釐)望遠鏡在退休之前另外發現94個小行星[11]

約翰·帕利扎在1885年11月12日發現梅西爾德星。這顆小行星最初的軌道根數是由V·A·勒伯夫所計算出來的,他是另一位在維也納天文台工作的奧地利天文學家。勒伯夫建議將該小行星命名為梅西爾德,這是巴黎天文台副主任莫里斯·洛伊(Maurice Lœwy)妻子的名字[1][12]

地面觀測在1995年確定梅西爾德星是一顆C-型小行星,天文學家還發現它擁有一個特別長的自轉週期[12]

會合-舒梅克號在1997年6月27日以1,212公里的距離通過梅西爾德星,當時太空船的移動速度為9.93公里/秒。這次探測讓太空船拍攝超過500張小行星表面的照片,並提供天文學家更準確的數據來確定這顆小行星的大小與質量(根據太空船受到的引力攝動)[5]。然而太空船只對梅西爾德星的一個半球拍攝照片[13]。梅西爾德星是第3顆被太空船近距離拍攝照片的小行星,晚於小行星951艾女星

性質[编辑]

梅西爾德星非常黑暗,它的反照率類似新鮮的瀝青[14],天文學家認為梅西爾德星與CI1或CM2碳質球粒隕石擁有相同成份,表面主要是層狀矽酸鹽礦物[15]。該小行星表面充滿大量的撞擊坑礦也分布在一些撞擊坑附近[16] 。梅西爾德星表面兩個最大的撞擊坑是石狩(29.3公里)與卡魯(33.4公里),它們都比小行星的平均半徑還寬[4]。天文學家根據撞擊坑尖銳的邊緣,認為它們導致大量的物質從小行星表面脫離出來[10]。撞擊坑的亮度及顏色並無差異,也沒有出現分層情況,所以這顆小行星的內部必定十分均勻。有跡象顯示物質會沿著撞擊坑朝下方移動[4]

梅西爾德星表面一個大型的撞擊坑

根據會合-舒梅克號的探測結果,梅西爾德星的密度為1300公斤/立方公尺,不到一個典型碳質球粒隕石的一半,這顯示梅西爾德星可能是非常鬆散的碎石堆[5],這與天文學家藉由配備調適光學系統的地面望遠鏡研究幾顆真正的C-型小行星(歐仁妮休神星林神星赫女星)之後的結果一致。梅西爾德星的內部有高達50%是空洞。然而梅西爾德星表面一條20公里長的斷崖顯示小行星可能確實擁有一些結構性的力量,所以它的內部可能擁有一些大型結構[13] 。梅西爾德星內部密度較低,讓小行星遭受撞擊的力量不易傳達出去,有助於表面的高度保持一致[4]

梅西爾德星擁有一個橢圓軌道,讓它可以抵達小行星帶的外側。然而梅西爾德星的公轉軌道完全位於火星木星公轉軌道之間,它並未橫跨行星軌道。它也是自轉週期最慢的小行星之一,大部分小行星的自轉週期都介於2-24小時之間[17]。由於自轉速度慢,因此會合-舒梅克號只能拍攝小行星表面60%的照片。梅西爾德星緩慢的自轉速度顯示它可能擁有一顆衛星,但是會合-舒梅克號的照片顯示在梅西爾德星半徑20倍的區域內並未存在任何直徑大於10公里的衛星[18]

參考文獻[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 x
  2. ^ 半長軸a、公轉週期為T而偏心率為e,因此平均公轉速度為:
    \begin{align}
v_o & = \frac{2\pi a}{T}\left[1-\frac{e^2}{4}-\frac{3e^4}{64} - \dots \right] \\
    & = 18.31\ \mbox{km/s} \left[ 1 - 0.0177 - 0.00008 - \cdots \right] \\
    & \approx 17.98\ \mbox {km/s} \\
\end{align}\!\,
    關於橢圓周長的資訊請參閱: H. St̀eocker, J. Harris. Handbook of Mathematics and Computational Science. Springer. 1998: p. 386. ISBN 0-387-94746-9. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Unless otherwise noted, parameters are per: Yeomans, Donald K. 253 Mathilde. JPL Small-Body Database Browser. NASA. 2003-08-29 [2007-08-29]. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 J. Veverka et al. NEAR Encounter with Asteroid 253 Mathilde: Overview. Icarus. 1999, 140: 3–16 [2007-08-29]. doi:10.1006/icar.1999.6120. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 D. K. Yeomans et al. Estimating the mass of asteroid 253 Mathilde from tracking data during the NEAR flyby. Science. 1997, 278 (5346): 2106–9 [2007-08-29]. doi:10.1126/science.278.5346.2106. PMID 0009405343. 
  6. ^ 小行星的質量為m,半徑為r,而G則是重力常數, 根據牛頓萬有引力定律得出表面平均重力g為:
    \begin{align}
g & = G \frac{m}{r^2} \\
  & = 6.67 \times 10^{-11} \mbox{m}^3/\mbox{kg s}^2 \cdot \frac{1.03 \times 10^{17}\ \mbox{kg}}{(5.28 \times 10^4\ \mbox{m})^2} \\
  & = 0.0025\ \mbox{m/s}^2 \\
\end{align}
  7. ^ 表面平均重力為g,半徑為r,因此逃逸速度經過計算為:
    \begin{align}
v_e & = \sqrt{2gr} \\
    & = \sqrt{2 \cdot 0.0025\ \mbox{m/s}^2 \cdot 52800\ \mbox{m}} \\
    & = 16.2\ \mbox{m/s} \\
\end{align}
  8. ^ Stefano Mottola et al. The slow rotation of 253 Mathilde. Planetary and Space Science. 1995, 43 (12): 1609–1613 [2007-02-04]. 
  9. ^ 小行星反射率為α、半長軸為a太陽光度L_0斯特藩-玻爾茲曼常數σ,而小行星紅外線發射率為ε(~0.9),因此平均溫度T經過計算為:
    \begin{align}
T & = \left ( \frac{(1 - \alpha) L_0}{\epsilon \sigma 16 \pi a^2} \right )^{\frac{1}{4}} \\
  & = \left ( \frac{(1 - 0.0436) (3.827 \times 10^{26}\ \mbox{W})} {0.9 (5.670 \times 10^{-8}\ \mbox{W/m}^2\mbox{K}^4) 16 \cdot 3.142 (3.959 \times 10^{11}\ \mbox{m})^2} \right )^{\frac{1}{4}} \\
  & = 173.7\ \mbox{K}
\end{align}
    請參閱: Torrence V. Johnson, Paul R. Weissman, Lucy-Ann A. McFadden. Encyclopedia of the Solar System. Elsevier. 2007: p. 294. ISBN 0-12-088589-1. 
  10. ^ 10.0 10.1 Williams, David R. NEAR Flyby of Asteroid 253 Mathilde. NASA. December 18, 2001 [2006-08-10]. 
  11. ^ Raab, Herbert. Johann Palisa, the most successful visual discoverer of (PDF). Astronomical Society of Linz. 2002 [2007-08-27]. 
  12. ^ 12.0 12.1 Savage, D.; Young, L.; Diller, G.; Toulouse, A. Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) Press Kit. NASA. February 1996 [2007-08-29]. 
  13. ^ 13.0 13.1 Cheng, Andrew F. Implications of the NEAR mission for internal structure of Mathilde and Eros. Advances in Space Research. 2004, 33 (9): 1558–1563 [2007-08-29]. doi:10.1016/S0273-1177(03)00452-6. 
  14. ^ Pon, Brian. Pavement Albedo. Heat Island Group. June 30, 1999 [2007-08-27]. 
  15. ^ Kelley, M. S.; Gaffey, M. J.; Reddy, V.. Near-IR Spectroscopy and Possible Meteorite Analogs for Asteroid (253). 38th Lunar and Planetary Science Conference. League City, Texas: Lunar & Planetary Institute. March 12–16, 2007: pp. 2366 [2007-08-29]. 
  16. ^ Blue, Jennifer. Categories for Naming Features on Planets and Satellites. USGS. August 29, 2007 [2007-08-29]. 
  17. ^ Lang, Kenneth R. 2. Asteroids and meteorites, Size, color and spin. NASA's Cosmos. NASA. 2003 [2007-08-29]. 
  18. ^ W. J. Merline et al. Search for Satellites of 253 Mathilde from Near-Earth Asteroid Rendezvous Flyby Data. Meteoritics & Planetary Science. 1998, 33: A105 [2007-08-29]. doi:10.1006/icar.1999.6120. 

Bowell, Ted; and Koehn, Bruce. The Asteroid Orbital Elements Database. Lowell Observatory. 2007-09-02 [2007-09-02]. 

參見[编辑]

外部連結[编辑]


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