Cinturó d'asteroides

   

Image esquemàtica del cinturó d'asteroides. Es mostra el cinturó principal, entre les òrbites de Mart i Júpiter, i el grup dels troyanos, en l'òrbita de Júpiter.

El cinturó d'asteroides és un disc circunestelar del sistema solar que es troba entre les òrbites de Mart i Júpiter. Alberga multitut d'objectes astronòmics, denominats asteroides, i el planeta nano Ceres. Esta regió també es denomina cinturó principal en la finalitat de distinguir-la d'atres agrupacions de cossos menors del sistema solar, com el cinturó de Kuiper o la núvol de Oort.

Més de la mitat de la massa total del cinturó està continguda en els cinc objectes de major massa: Ceres, Pala, Vesta, Higia i Juno. El més massiu de tots és Ceres, té un diàmetro de 950 km i una massa del doble que Pala i Vesta junts. La majoria de cossos que componen el cinturó són molt més chicotets. El material del cinturó, que a penes és un 4 % de la massa de la Lluna, es troba dispers per tot el volum de l'òrbita, per lo que seria molt difícil chocar en un d'estos objectes en cas de travessar-ho. No obstant, dos asteroides de gran tamany poden chocar entre sí, formant les que es coneixen com famílies d'asteroides, que tenen composicions i característiques similars. Les colisions també produïxen una pols que forma el component majoritari de la llum zodiacal. Els asteroides poden classificar-se, segons el seu espectre i composició, en tres tipos principals: carbonáceos (tipo-C), de silicat (tipo-S) i metàlics (tipo-M).

El cinturó d'asteroides es va formar en la nebulosa protosolar junt en el restant del sistema solar. Els fragments de material continguts en la regió del cinturó haurien pogut formar un planeta, pero els destorbament gravitacionals de Júpiter, el planeta més massiu, varen produir que estos fragments colisionaren entre sí a grans velocitats i no pogueren agrupar-se, resultant en el residu rocós que s'observa en l'actualitat. Una conseqüència d'estos destorbament són els buits de Kirkwood, zones a on no es troben asteroides per resonàncies orbitales en Júpiter, i les seues òrbites es tornen inestables. Si algun asteroide passa a ocupar esta zona és expulsat en la majoria dels casos fora del sistema solar, encara que en ocasions pot ser enviat cap a algun planeta interior, com la Terra, i colisionar en ella. Des de la seua formació s'ha expulsat la major part del material.

El cinturó d'asteroides està dividit en vàries regions segons els llímits que marquen les resonàncies jovianas. No obstant, no tots els autors es posen d'acort. Per a la majoria es dividix en interior, exterior i mig o principal pròpiament dit, els llímits del qual són les resonàncies 4:1 i 2:1. A la seua volta, el cinturó principal es dividix en tres zones designades en números romans i llimitades per les resonàncies 3:1 i 5:2. Una última resonància, 7:3, marca una interrupció en la zona III. Alguns asteroides tenen òrbites tan excèntriques que apleguen a creuar l'òrbita de Mart (en anglés, Mars-crossing asteroids).

Descripció

Ocupa un àrea en forma d'anell format per un gran número d'objectes astronòmics. Térmens com a cinturó, anell o disc poden induir a error: no es tracta d'un espai dens en el qual els cossos, asteroides, colisionen a sovint entre sí; en promig, cada asteroide important està separat del seu veí per una distància de 5 millons de quilómetros. Les colisions es produïxen en intervals de centenars o inclús de centenars de mils d'anys (en els asteroides més grans). El més gran d'estos cossos, Ceres, és una esfera desigual de 952.4 km de diàmetro, i els més chicotets són restants de contorns irregulars, del tamany de cudols.

Correspon a una zona del sistema solar situada entre 2 i 4 UA, en la que no ha pogut formar-se cap planeta a causa de les destorbament causades per Júpiter. Per eixe motiu, els astrònoms pensen que bona part d'eixos cossos daten dels primers temps del sistema solar, és dir, d'una época en la qual els planetes no existien. Fa més de 4500 millons d'anys solament giraven entorn al Sol chicotets blocs. A més de 3 unitats astronòmiques, eixos cossos estaven fets de roca, pero sobretot de gèl, l'existència del qual era possible gràcies a temperatures suficientment baixes. A menys de 3 unitats astronòmiques, els gèls no podrien sobreviure i únicament els silicat es varen reagrupar per a crear chicotets planetoides. Aixina varen nàixer els asteroides. La majoria varen ser atrets per cossos en major massa: els planetes en formació. Estos varen eixercitar el paper de jagantescs aspiradors que varen netejar l'espai d'asteroides, llevat Mart i Júpiter. Per esta raó, una part d'eixes roques espacials constituïxen vestigis capaços de donar testimoni de les condicions reinantes en els voltants del Sol fa 4500 millons d'anys.

No obstant, no tots els asteroides són cossos tan primitius. Els astrònoms han detectat diferències en la seua composició. Al voltant de 6 de cada 10 del tipo C, daten provablement de la génesis del sistema solar. Els atres són rocosos (tipo S) o metàlics (tipo M), i són el resultat de la fragmentació d'objectes més grans, el diàmetro dels quals sobrepassaria els 200 km. Est és el tamany mínim a partir del com la calor interior generada per la pròpia gravetat de l'objecte basta per a que es produïxca una diferenciació: en el magma, els elements pesats com els metals s'esgolen cap al centre per a constituir el núcleu, mentres que els elements llaugers, com les pedres, suren per a formar el mant. Quan, com a conseqüència d'una colisió l'astre es fragmenta, els trossos del núcleu produïxen asteroides de tipo M i els de el mant donen lloc a asteroides de tipo S. Alguns d'estos chicotets planetes seguixen el seu propi camí, alluntant-se dels atres, fòra del cinturó d'asteroides.

Desviats pels principals planetes, alguns creuen en ocasions la Terra, com (433) Eros, el més gran, un «baló de rugby» de 14 × 14 × 40 km, o (2101) Adonis.

Història de la seua observació

Llei de Titius-Bode

Artícul principal → Llei de Titius-Bode.

En 1766, Johann Daniel Titius va descobrir un supost patró en la distància dels planetes al Sol. Va observar que si a la seqüència numèrica: 0, 3, 6, 12, 24, 48... (escomençant per 0, seguint per 3 i doblant cada volta la cantitat anterior) se li sumixca quatre a cada sifra i es dividix entre 10, resulta que concorda prou be en les distàncies dels planetes del sistema solar en unitats astronòmiques (UA):

0.4

0.7

1.0

1.6

2.8

5.2

Pero la llei de Titius-Bode prediu un planeta a on no es coneix cap: a 2.8 unitats astronòmiques.

En 1768, l'astrònom Johann Elert Bode va fer referència a esta relació en un dels seus escrits, pero no va acreditar a Titius fins a 1784, per lo que molts autors es varen referir a ella com la llei de Bode. Per esta raó en l'actualitat li la coneix com llei de Titius-Bode. Este patró empíric predia el semieix major dels sis planetes coneguts en aquell moment (Mercurio, Venus, Terra, Mart, Júpiter i Saturn), en la salvetat de que la série predia un planeta a una distància de 2.8 UA del Sol, corresponent a una zona entre les òrbites de Mart i de Júpiter, no obstant, allí no s'observava cap. Titius va declarar: «¿Pero hauria deixat el Creador eixe espai buit? No, en absolut».

Quan William Herschel va descobrir Urà en 1781, la posició del planeta va coincidir casi perfectament en la predita per esta llei (es trobava a 19.2 UA, front a les 19.6 UA predita per la llei); açò va dur als astrònoms a concloure que podia existir un planeta entre les òrbites de Mart i de Júpiter. La següent taula mostra la distància real dels planetes al Sol en UA en comparació a la predita per la llei de Titius-Bode, per als planetes que es coneixien fins a llavors:

planeta	llei de Titius-Bode	realitat
Mercurio	0.4	0.39
Venus	0.7	0.72
Terra	1	1
Mart	1.6	1.52
Ceres	2.8	2.77
Júpiter	5.2	5.20
Saturn	10.0	9.54
Urà	19.6	19.2

Giuseppe Piazzi va mamprendre la busca de dit planeta, i l'any nou de 1801 ho va trobar. O va creure haver-ho fet. Ceres, en tan sol 950 km de diàmetro, era més be dels chicotets.

Pero el descobriment de Ceres va ser ràpidament seguit per Pala en 1802; Juno en 1804; i Vesta en 1807.

Ceres i la policia celest

Giuseppe Piazzi, descobridor de Ceres, l'objecte més gran i massiu del cinturó d'asteroides.

L'astrònom Franz Xaver von Zach va començar en 1787 a buscar el planeta predit per la llei de Titius-Bode. No obstant, es va donar conte de que per a conseguir-ho necessitaria l'ajuda d'atres astrònoms, i en setembre de 1800 von Zach va reunir a un grup de 24 observadors, els quals es varen repartir la banda del zodiaco en 24 parts, lo que corresponia a 15° cada u. Este grup es feya cridar la policia celest (Himmels polizei), i entre els seus membres es trobaven astrònoms tan reputats com William Herschel, Charles Messier, Johann Elert Bode, Barnaba Oriani i Heinrich Olbers.

La policia celest va manar una invitació per a que s'unira a la seua causa l'italià Giuseppe Piazzi, pero ans que li aplegara l'invitació, Piazzi va descobrir el «planeta» buscat l'1 de giner de 1801, al que va cridar Ceres en honor a la deesa romana de l'agricultura i patrona de Sicília. Piazzi, que no estava al corrent dels plans del grup d'astrònoms, tractava de realisar observacions per a completar el seu catàlec d'estreles, quan va localisar en la constelació de Tauro un chicotet punt lluminós que no constava en el catàlec. L'italià ho va observar a la nit següent i es va trobar en que s'havia desplaçat sobre el fondo d'estreles. Els dies subsegüents va continuar observant aquell minúscul punt de llum, i pronte es va convéncer de que allò es tractava d'un nou objecte del sistema solar. En un primer moment, Piazzi va creure que es tractava d'un cometa, pero l'absència de nebulositat a la seua entorn i el seu moviment llent i uniforme li varen convéncer de que podria tractar-se d'un nou planeta. Ceres es trobava a 2.77 UA, casi exactament en la posició predita per la llei de Titius-Bode de 2.8 UA.

Pala i el concepte d'asteroide

Quinze mesos despuix, el 28 de març de 1802, Heinrich Olbers va descobrir un segon objecte en la mateixa regió, al que va cridar Pala. El seu semieix major també coincidia en la llei de Titius-Bode, actualment estimat en 2.78 UA, pero la seua excentricitat i inclinament eren molt distintes a les de Ceres. Els astrònoms varen quedar desconcertats; Ceres s'ajustava perfectament a les prediccions de la llei de Titius-Bode, pero Pala també, i esta llei no permetia dos objectes en la mateixa regió.

En tal de no violar la llei de Titius-Bode, els astrònoms varen començar a creure que els dos cossos que s'havien descobert eren en realitat fragments d'un planeta més gran que havia explotat o que s'havia dilacerat per impactes successius de cometes. El 6 de maig de 1802, i despuix d'estudiar la naturalea i el tamany d'estos dos nous objectes, William Herschel va propondre denominar «asteroides» a Ceres i Pala, per la seua semblança en les estreles en observar-los. En paraules de l'astrònom:

Com ni la denominació de planetes, ni la de cometes, pot aplicar-se a estes dos estreles, devem distinguir-les per un nou nom... Semblen chicotetes estreles i difícilment es distinguixen d'elles. Per la seua apariència asteroidal, si se'm permet esta expressió, sugerixc prendre este nom i cridar-les «asteroides». [...] Els asteroides són cossos celests, els quals es mouen en òrbites ya siguen d'excentricitat escassa o considerable al voltant del Sol, i l'inclinament del qual sobre l'eclíptica pot ser de qualsevol àngul. El seu moviment pot ser directe o retrògrat; i poden tindre o no atmòsfera, chicotetes menges, discs o núcleus.

William Herschel, Observations on the Two Lately Discovered Celestial Bodies, 1802.

Aixina, Herschel pretenia englobar-los dins d'una nova classe d'objectes del sistema solar, en tal de que no violaren la llei de Titius-Bode per als planetes. La definició és ambigua intencionadament, per a que, en paraules de Herschel, siga «suficientment àmplia per a comprendre descobriments futurs».

No obstant, i a pesar dels esforços de Herschel, durant vàries décades els astrònoms varen continuar emmarcant a estos objectes dins dels planetes. Ceres va ser considerat planeta fins a la década de 1860, quan va passar a considerar-se asteroide, pero esta classificació va perdurar fins a 2006, ya que en l'actualitat forma part dels denominats planetes nanos junt a Plutó i alguns atres més.

Cinturó d'asteroides

En pocs anys, els astrònoms varen descobrir dos nous objectes més, que casaven en el concepte de Herschel. L'1 de setembre, Karl Harding va trobar Juno, i el 29 de març de 1807 Heinrich Olbers va descobrir Vesta. No obstant, no es va descobrir un nou objecte d'esta naturalea fins a 1845, en la troballa d'Astrea per Karl Hencke el 8 de decembre de dit any. A partir de llavors, varen començar a descobrir-se multitut d'estos objectes a mida que els telescopis s'anaven fent més potents, fins a tal punt que al començament de la década de 1850 ya s'havien descobert més d'una decena d'ells, per lo que el concepte de «asteroides» va ser gradualment substituint al de planetes per a classificar a estos objectes.

En el descobriment del planeta Neptú en 1846, la llei de Titus-Bode va començar a perdre força entre la comunitat d'astrònoms, ya que este planeta no la complia. De fet, actualment dita llei es pren per una mera casualitat sense cap justificació teòrica, encara que alguns treballs mostren que les lleis de Kepler podrien tindre certa correlació en la llei de Titus-Bode.

La qüestió de la nomenclatura va començar a ser un problema per als astrònoms. Cada volta que es descobria un d'estos objectes, se li donava generalment el nom d'alguna deesa o heroïna de la mitologia i se li designava en un símbol per a abreviar-ho, com ocorre en els planetes. No obstant, la multitut d'asteroides descoberts va provocar que estos símbols anaren cada volta més complexos, fins a tal punt que calia tindre certa habilitat artística per a dibuixar-los. Per este motiu, finalment en 1867 es va acordar una nova nomenclatura per a estos objectes, la qual consistia en el nom de l'asteroide precedit per un número entre paréntesis, i en orde de descobriment: (1) Ceres, (2) Pala, (3) Juno, (4) Vesta, etcétera. Actualment se solen representar de la mateixa manera, incloent o sostraent els paréntesis.

El terme «cinturó d'asteroides» va començar a utilisar-se al començament de la década de 1850, encara que s'ignora quí va ser el primer en fer referència al mateix. En l'any 1868 ya es coneixia un centenar d'asteroides i en 1891 l'us de l'astrofotografía, iniciat per Max Wolf, va accelerar el ritme de descobriments encara més. En 1923 el número d'asteroides sobrepassava els 1000, en 1981 els 10 000, en 2000 els 100 000 i en 2012 el número d'asteroides rondava els 600 000.

Vore també

• Llista d'asteroides
• Cinturó de Kuiper
• Disc dispers
• Núvol de Oort

Bibliografia adicional

• Gibilisco, Stan (1991). Cometes, meteors i asteroides: cóm afecten a la Terra, 1ª edició, McGraw-Hill / Interamericana d'Espanya, S. A.. ISBN 978-84-7615-727-5.