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K
K
Klaus RoheDiplom Physiker

Als Asteroiden - oder auch Planetoiden - werden kleine Himmelskörper bezeichnet, die sich auf keplerschen Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Es werden die Geschichte ihrer Entdeckung sowie neue Froschungsergebnisse vorgestellt.

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BEOBACHTERGRUPPE DER STERNWARTE DES DEUTSCHEN MUSEUMS
ASTEROIDEN
KLAUS ROHE 18.05.2021
Inhalt des Vortrags
 Der Aufbau unseres Sonnensystems
 Die Entdeckung der Asteroiden
 Eigenschaften der Asteroiden
 Trojaner, Griechen und Zentauren
 Transneptunische Objekte (TNOs)
 Gefahr durch Asteroiden, Erdbahnkreuzer
 Weitere Informationen
Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 3
Aufbau des Sonnensystems (1)
Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 4
Körper des Sonnensystems bis zum Kuipergürtel, mit der Sonne, den acht Planeten, den Zwergplaneten und den wichtigsten Asteroiden.
Die Größe der Körper ist maßstabsgerecht, die Entfernungen nicht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem
Aufbau des Sonnensystems (2)
Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 5
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem
Frühe Vermutungen und
Begründung einer systematischen Suche
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 Johannes Kepler vermutete in der „Lücke“ zwischen den
Umlaufbahnen von Mars und Jupiter einen Planeten.
 Titus-Bode-Reihe (J. F. Wurm):
 Empirische numerische Beziehung, nach der sich die Abstände der
meisten Planeten von der Sonne mit einer einfachen mathematischen
Formel näherungsweise allein aus der Nummer ihrer Reihenfolge herleiten
lassen: 𝒂 = 𝟎, 𝟒 + 𝟎, 𝟑 ∗ 𝟐𝒏
, a ist der Abstand in AE von der Sonne
(𝑴𝒆𝒓𝒌𝒖𝒓 𝒏 = −∞, 𝑽𝒆𝒏𝒖𝒔 𝒏 = 𝟎, 𝑬𝒓𝒅𝒆 𝒏 = 𝟏, 𝑴𝒂𝒓𝒔 𝒏 = 𝟐, 𝑿 𝒏 = 𝟑,
𝑱𝒖𝒑𝒊𝒕𝒆𝒓 𝒏 = 𝟒, 𝑺𝒂𝒕𝒖𝒓𝒏 𝒏 = 𝟓, )
 Ab 1800 machte sich die von Franz Xaver von Zach und Johann
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 Ekliptik wurde in 24 Abschnitte aufgeteilt und einzelnen Sternwarten
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  • 1. BEOBACHTERGRUPPE DER STERNWARTE DES DEUTSCHEN MUSEUMS
  • 3. Inhalt des Vortrags  Der Aufbau unseres Sonnensystems  Die Entdeckung der Asteroiden  Eigenschaften der Asteroiden  Trojaner, Griechen und Zentauren  Transneptunische Objekte (TNOs)  Gefahr durch Asteroiden, Erdbahnkreuzer  Weitere Informationen Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 3
  • 4. Aufbau des Sonnensystems (1) Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 4 Körper des Sonnensystems bis zum Kuipergürtel, mit der Sonne, den acht Planeten, den Zwergplaneten und den wichtigsten Asteroiden. Die Größe der Körper ist maßstabsgerecht, die Entfernungen nicht. https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem
  • 5. Aufbau des Sonnensystems (2) Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 5 https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem
  • 6. Frühe Vermutungen und Begründung einer systematischen Suche Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 6  Johannes Kepler vermutete in der „Lücke“ zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter einen Planeten.  Titus-Bode-Reihe (J. F. Wurm):  Empirische numerische Beziehung, nach der sich die Abstände der meisten Planeten von der Sonne mit einer einfachen mathematischen Formel näherungsweise allein aus der Nummer ihrer Reihenfolge herleiten lassen: 𝒂 = 𝟎, 𝟒 + 𝟎, 𝟑 ∗ 𝟐𝒏 , a ist der Abstand in AE von der Sonne (𝑴𝒆𝒓𝒌𝒖𝒓 𝒏 = −∞, 𝑽𝒆𝒏𝒖𝒔 𝒏 = 𝟎, 𝑬𝒓𝒅𝒆 𝒏 = 𝟏, 𝑴𝒂𝒓𝒔 𝒏 = 𝟐, 𝑿 𝒏 = 𝟑, 𝑱𝒖𝒑𝒊𝒕𝒆𝒓 𝒏 = 𝟒, 𝑺𝒂𝒕𝒖𝒓𝒏 𝒏 = 𝟓, )  Ab 1800 machte sich die von Franz Xaver von Zach und Johann Hieronymus Schroeter begründete „Himmelspolizey“ an eine Systematische Durchmusterung des Himmels entlang der Ekliptik.  Ekliptik wurde in 24 Abschnitte aufgeteilt und einzelnen Sternwarten zugewiesen
  • 7. Die Entdeckung des Ceres Giuseppe Piazzi und Carl Friedrich Gauß Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 7  Ceres wurde in der Neujahrsnacht 1801 eher zufällig durch Piazzi entdeckt, der das Objekt für einen Kometen hielt (während der Überprüfung eines Sternkataloges). Er verlor den Himmelskörper wegen einer Erkrankung wieder aus den Augen.  C. F. Gauß gelang es mit seiner neuentwickelten Methode zur Bahnbestimmung eine gute Vorhersage für dessen Position zu machen, die Franz Xaver von Zach befähigten, Ceres am 7. Dezember 1801 wieder aufzufinden.  Gauß war zu diesem Zeitpunkt 24 Jahre alt, die Berechnungen machten ihn international bekannt. Die Methode der Berechnungen hat er 1809 in der Monografie „Theoria motus corporum coelestium in sectionibus conicis solem ambientium (Theorie der Bewegung der Himmelskörper, die in Kegelschnitten die Sonne umlaufen)“ veröffentlicht.  Daten von Ceres  Große Halbachse: 2,676 AE,  Umlaufzeit: 4 Jahre 221 Tage  Mittlerer Durchmesser: 928 km  Der neue Himmelskörper wurde von W. Herschel in eine neue Kategorie „Asteroids“ eingeordnet. Piazzi hatte „Planetoids“ für diesen neuen Typ von Himmelsobjekt vorgeschlagen.
  • 8. Weitere Entdeckungen der „Himmelspolizey“ Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 8 Erst nach 1847 wurde zwischen Asteroiden und Planeten unterschieden, nach der Entdeckung des Planeten Neptun 1846.
  • 9. Weitere im19. Jahrhundert entdeckte Asteroiden Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 9
  • 10. Der Asteroidengürtel Anzahl der dort z. Zt. bekannten Körper: 1011912 Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 10 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/InnerSolarSystem-en.png Gesamtmasse der Körper im Asteroidengürtel 𝟐, 𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟏 − 𝟑, 𝟐 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟏 𝒌𝒈 (ca. 4% der Mondmasse) By Kwamikagami at English Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26833861 Massenverteilung der Asteroiden https://minorplanetcenter.net//mpc/summary
  • 11. Die Struktur des Asteroidengürtels Kirkwoodlücken Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 11  Entfernung von der Sonne ergibt ein ganzzahliges Verhältnis zur siderischen Umlaufzeit des Jupiters  𝑇𝐴𝑠𝑡𝑒𝑟𝑜𝑖𝑑 = 𝑛 𝑚 𝑇𝐽𝑢𝑝𝑖𝑡𝑒𝑟  𝑛, 𝑚 𝑔𝑎𝑛𝑧𝑒 𝑍𝑎ℎ𝑙𝑒𝑛  Aus dem 3. Keplerschen Gesetzt folgt:  𝑎𝐿ü𝑐𝑘𝑒 = 𝑎𝐽𝑢𝑝𝑖𝑡𝑒𝑟 3 𝑛 𝑚 2  𝑛 𝑚 = [ 4 1 , 7 2 , 3 1 , 8 3 , 5 2 , 7 3 , 9 4 , 2 1 ],  𝐸𝑛𝑡𝑓𝑒𝑟𝑛𝑢𝑛𝑔 𝑑𝑒𝑟 𝐿ü𝑐𝑘𝑛 𝑣𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑟 𝑆𝑜𝑛𝑛𝑒 𝐴𝐸 :  2,50 2,26 2,71 2,83 2,96 3,03 3,28 https://de.wikipedia.org/wiki/Kirkwoodl%C3%BCcke#/media/Datei:Asteroidenverteilung.PNG
  • 12. Entstehung der verschiedenen Asteroiden Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 12
  • 13. Zwergplanet, Pluton, Asteroid, Meteoroid Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 13  Zwergplanet (dwarf planet), Definition nach der IAU (2006):  Umlaufbahn um die Sonne  Ist kein Mond  Genügend Masse um unter Eigengravitation eine nahezu kugelähnliche hydrostatische Gleichgewichtsform anzunehmen  Der Asteroid Hygiea wird vielleicht als Zwergplanet eingestuft. Meldung vom 28.10.2019 (https://www.eso.org/public/news/eso1918/)  Pluton, Definition nach der IAU (2006):  Planet, mit einer Umlaufzeit um die Sonne > 200 Jahre und Orbit mit hoher Exzentrizät  Asteroid („kleiner Stern“) wird synonym für Kleinplanet benutzt  Meteoroid kleiner Himmelskörper aus Gestein oder Eisen- Nickel  Durchmesser < 1 km
  • 14. Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 14 Asteroid Ida mit Mond Dactyl Größe von Ida: 59,8 × 25,4 × 18,6 km https://de.wikipedia.org/wiki/(243)_Ida Größenvergleich Mond Ceres Vesta https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7 1759032 http://www.planetary.org/multimedia/space- images/small-bodies/bennu-particle-ejection.html https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s- newly-arrived-osiris-rex-spacecraft- already-discovers-water-on-asteroid Links: Asteroid Bennu, Durchmesser ca. 492 m, Entdeckung 1999, NEO. Besuch durch NASA Mission OSIRIS-REx
  • 15. Doppelasteroiden-Systeme Beispiel Antiope Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 15 Name Durchmesser (km) Große Halbachse (km) Umlaufzeit (Tage) Datum der Entdeckung (90) Antiope („Antiope A“) 87,8 85 0,6878 (≈ 𝟏𝟔 𝒉 𝟑𝟎 𝒎) 1. Oktober 1866 S/2000 (90) 1 (“Antiope B“) 83,8 85 0,6878 (≈ 𝟏𝟔 𝒉 𝟑𝟎 𝒎) 10. August 2000 03. Oktober 2000 Bahndaten des Systems • Große Halbachse: 3,1501 AE • Umlaufzeit um die Sonne: 5 Jahre 217 Tage
  • 16. Trojaner, Griechen und Zentauren Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 16
  • 17. Transneptunische Objekte (TNOs) (1) Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 17 CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=593384
  • 18. Transneptunische Objekte (TNOs) (2) Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 18 https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:EightTNOs-de.png
  • 19. Gefahr durch Asteroiden, Erdbahnkreuzer Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 19  Erdbahnkreuzer sind Asteroiden, deren Bahn die Bahn der Erde schneidet  Englische Bezeichnung Near-Earth Object (NEO)  Die Untermenge, die gefährlich werden könnte , sind die Potentially Hazardous Objects (PHOs) bzw. Potentially Hazardous Asteroids (PHAs)  Amor-Typ: Diese Asteroidentypen kreuzen die Marsbahn in Richtung Erde. Allerdings kreuzen sie nicht die Erdbahn. Ein Vertreter ist der 1898 entdeckte (433) Eros, der sich der Erdbahn bis 0,15 AE nähert.  Apollo-Typ: Asteroiden dieses Typs haben eine Bahnhalbachse mit einer Ausdehnung von mehr als einer AE, wobei einige ihrer Mitglieder sehr exzentrische Umlaufbahnen besitzen, die die Erdbahn kreuzen können.  Aten-Typ: Asteroiden, deren Halbachse typischerweise eine Länge von weniger als einer AE besitzt. Ihr Aphel ist in allen Fällen außerhalb der Erdbahn. Aten-Asteroiden können mit ihren exzentrischen Bahnen die Erdbahn von innen her kreuzen. Benannt wurde die Gruppe nach dem 1976 entdeckten (2062) Aten.
  • 20. Einschlagskrater Nördlinger Ries & Steinheimer Becken (vor ca. 14,6 ± 0,2 Millionen Jahren) Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 20
  • 21. Auswirkungen des Ries-Einschlags Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 21 Augsburg München Durchmesser des Asteroiden: ca. 1500 m, Einschlagswinkel: ca. 30°, Einschlagsgeschwindigkeit: 20 km/s (72000 km/h), Beim Einschlag freigesetzte Energie: 𝟗, 𝟓𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟎 𝐉 = 𝟐, 𝟐𝟖 ∗ 𝟏𝟎𝟓 𝐌𝐞𝐠𝐚𝐭𝐨𝐧𝐧𝐞𝐧 𝐓𝐍𝐓 (𝟏𝟖𝟐𝟒𝟎𝟎𝟎 𝑯𝒊𝒓𝒐𝒔𝒉𝒊𝒎𝒂 − 𝑩𝒐𝒎𝒃𝒆𝒏) Entfernung zum Einschlagszentrun 60 km 110 km Hitze- Effekte • Sichtbarer Feuerball ca. 20 km Durchmesser • Max. der Wärmestrahlung ca. 1 Sekunde nach dem Einschlag • Dauer ca. 4 Minuten • Kleidung geht in Flammen auf, Verbrennungen 3. Grades am ganzen Körper, Laubbäume entzünden sich, Gras beginnt zu brennen … • Kaum Unterschied zu den Werten von Augsburg … Erdbeben • Ca. 12 Sekunden nach dem Einschlag Erdbeben der Stärke 8,2 auf der Richterskala … • Ca. 22 Sekunden nach dem Einschlag Erdbeben der Stärke 8,2 auf der Richterskala … Auswurf • Ca. 2 Minuten nach dem Einschlag geht ausgeworfenes Material nieder, erzeugt eine Schicht von 1,3 Meter Dicke, mittlerer Durchmesser der Brocken 0,5 m • Ca. 2,5 Minuten nach dem Einschlag geht ausgeworfenes Material nieder, erzeugt eine Schicht von 0,2 Meter Dicke, mittlerer Durchmesser der Brocken 0,1 m Druckwelle • Maximalwert ca. 4 Minuten nach dem Einschlag • Gebäude werden weitgehend zerstört … • Maximalwert ca. 6 Minuten nach dem Einschlag • Gebäude werden weitgehend zerstört … Berechnet mit: Earth Impact Effects Program: https://impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEarth/ImpactEffects/
  • 22. Weitere Informationen (Bücher) Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 22  Erik Wischnewski, Astronomie in Theorie und Praxis Kompendium & Nachschlagewerk, 9. Auflage, Kaltenkirchen 2021, ISBN 9783948774004, Band 2, Seite 863 – 883  David A. Rothery, Neil McBride, Iain Gilmour, An Introduction to the Solar System, Third Edition, Cambridge 2018, ISBN 9781108430845, Seite 251 – 287  Paul Murdin, Rock Legends The Asteroids and Their Discoverers, Springer Verlag 2016, ISBN978331981132-1  Michael K. Shepard, Asteroids Relics of Ancient Time, Cambridge University Press 2015, ISBN 9781107061446  Alan E. Rubin, Disturbing the Solar System Impacts, Close Encounters, and Coming Attractions, Princeton University Press 2004, ISBN 9780691117430  David A. Rothery, Planets A Very Short Introduction, Oxford University Press 2010, ISBN 9780199573509, Seite 101 – 109
  • 23. Weitere Informationen (Internet) Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 23  ESO telescope reveals what could be the smallest dwarf planet yet in the solar system https://eurekalert.org/pub_releases/2019-10/e-etr102519.php  Hygiea ist kleinster Zwergplanet https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/hygiea-ist-kleinster-zwergplanet/  Asteroid Introduction http://solarviews.com/eng/asteroid.htm  Asteroid or Meteor: What's the Difference?, https://spaceplace.nasa.gov/asteroid-or-meteor/en/ •  Asteroid, Meteor, Meteorite, and Comet: What's the Difference? https://www.quickanddirtytips.com/education/science/asteroid-meteor-meteorite-and-comet-whats-the- difference?utm_source=sciam&utm_campaign=sciam  Asteroid vs Planetesimal - What's the difference? https://wikidiff.com/asteroid/planetesimal  A cometary building block in a primitive asteroidal meteorite, https://www.nature.com/articles/s41550-019-0737-8  Wie übersieht man einen Asteroiden? https://www.scinexx.de/news/kosmos/wie-uebersieht-man-einen-asteroiden/  Doppel-Asteroid passiert die Erde, https://www.scinexx.de/news/kosmos/doppel-asteroid-passiert-die-erde/  Kosmisches Bombardement hat sich verstärkt, https://www.scinexx.de/news/geowissen/kosmisches-bombardement-hat- sich-verstaerkt/  Poster Meteor-Terminologie, https://www.amsmeteors.org/wp-content/uploads/2013/09/AMS-TERMINOLOGY-2015-DE- GERMAN.pdf
  • 24. Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen?
  • 25. Fragen, die am 18.05.2021 gestellt wurden  Räumliche Struktur des Asteroidengürtels?  Untere Grenze der Größe von Asteroiden, dass sie noch entdeckt werden können?  https://en.wikipedia.org/wiki/2008_TC3  Asteroid impact prediction https://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid_impact_prediction#List_of_succe ssfully_predicted_asteroid_impacts Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 25
  • 26. Größenbestimmung von Asteroiden  Asteroid Size Estimator https://cneos.jpl.nasa.gov/tools/ast_size_est.html  H (absolute magnitude) https://cneos.jpl.nasa.gov/glossary/h.html Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 26
  • 27. Tabelle erfolgreich vorhergesagter Asteorideneinschläge Klaus Rohe (klaus-rohe@t-online.de) 27 https://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid_impact_prediction#List_of_successfully_predicted_asteroid_impacts