المعالم الرئيسية في أبحاث الكويكبات

ما المقصود بالكويكب؟

يُطلق عليه أيضاً الكوكب الصغير، أي مجموعة من الأجسام الصغيرة يبلغ قطرها حوالي 1000 كيلومتر (600 ميل) أو أقل، وتدور حول الشمس بشكل أساسي بين مداري المريخ والمشتري في حلقة شبه مسطحة تسمى حزام الكويكبات، يُطلق على الكويكبات أيضاً اسم الكواكب الصغيرة بسبب صغر حجمها وأعدادها الكبيرة نسبة إلى الكواكب الرئيسية، تم استخدام التسميتين بالتبادل على الرغم من أن مصطلح الكويكب معروف على نطاق واسع من قبل عامة الناس.

من بين العلماء يستخدم أولئك الذين يدرسون كائنات فردية ذات مدارات مثيرة ديناميكياً أو مجموعات من الأجسام ذات الخصائص المدارية المتشابهة مصطلح كوكب صغير، في حين أن أولئك الذين يدرسون الخصائص الفيزيائية لهذه الأجسام يشيرون إليها عادةً باسم الكويكبات، إن التمييز بين الكويكبات والنيازك التي لها نفس الأصل مفروض ثقافياً وهو أساساً من حيث الحجم.

المعالم الرئيسية في أبحاث الكويكبات:

• الاكتشافات المبكرة: تم اكتشاف أول كويكب في 1 يناير 1801 من قبل عالم الفلك جوزيبي بيازي في باليرمو بإيطاليا، في البداية اعتقد بيازي أنه اكتشف مذنباً، ومع ذلك بعد حساب العناصر المدارية للجسم أصبح من الواضح أن الجسم يتحرك في مدار يشبه الكوكب بين مداري المريخ والمشتري، وبسبب المرض تمكن (Piazzi) من مراقبة الجسم حتى 11 فبراير فقط.

وعلى الرغم من أن الاكتشاف قد تم نشره في الصحافة إلا أنه شارك تفاصيل ملاحظاته فقط مع عدد قليل من علماء الفلك ولم ينشر مجموعة كاملة من ملاحظاته إلا بعد شهور، ومع توفر الرياضيات في ذلك الوقت لم يسمح قوس الملاحظات القصير بحساب مدار بدقة كافية للتنبؤ بمكان ظهور الجسم مرة أخرى عند عودته إلى سماء الليل؛ لذلك لم يؤمن بعض علماء الفلك بالاكتشاف على الإطلاق.

ربما كانت هناك أمور قد توقفت على حقيقة أن هذا الجسم كان يقع على مسافة مركزية الشمس التي تنبأ بها قانون بود للمسافات الكوكبية، (أي القانون الذي اقترحه عالم الفلك الألماني يوهان دي تيتيوس عام 1766، وشاعه مواطنيين يوهان إي بود، الذين استخدموا المخطط لدفع فكرة وجود كوكب مفقود بين المريخ والمشتري)، تم اعتبار اكتشاف كوكب أورانوس عام 1781 بواسطة عالم الفلك البريطاني ويليام هيرشل على مسافة تتناسب تماماً مع المسافة التي تنبأ بها قانون بود كدليل قوي على صحتها.

وكان بعض علماء الفلك مقتنعين لدرجة أنهم وافقوا خلال مؤتمر فلكي في عام 1800 على إجراء بحث منهجي، ومن المفارقات أن بيازي لم يكن طرفاً في تلك المحاولة لتحديد موقع الكوكب المفقود، ومع ذلك اعتقد بودي وآخرون على أساس المدار الأولي أن بيازي وجده ثم فقده، دفع ذلك عالم الرياضيات الألماني كارل فريدريش جاوس إلى تطوير طريقة لحساب مدار الكواكب الصغيرة في عام 1801 من خلال عدد قليل من الملاحظات، وهي تقنية لم يتم تحسينها بشكل كبير منذ ذلك الحين.

أظهرت العناصر المدارية التي حسبها غاوس أن الجسم في الواقع يتحرك في مدار يشبه الكوكب بين مداري المريخ والمشتري، وباستخدام تنبؤات غاوس اكتشف عالم الفلك الألماني المجري فرانز فون زاك (ومن المفارقات الشخص الذي اقترح إجراء بحث منهجي عن الكوكب المفقود) جسم بيازي في 7 ديسمبر 1801، (وقد تم اكتشافه أيضاً بشكل مستقل من قبل عالم الفلك الألماني فيلهلم أولبيرس في 2 يناير 1802)، أطلق (Piazzi) على هذا الكائن سيريس اسم إلهة الحبوب الرومانية القديمة وإلهة صقلية الراعية، وبالتالي بدأ تقليداً يستمر حتى يومنا هذا، وتم تسمية الكويكبات من قبل مكتشفيهم (على عكس المذنبات التي سميت باسم مكتشفوهم).

أدى اكتشاف ثلاثة أجسام باهتة أخرى في مدارات متشابهة على مدى السنوات الست التالية (بالاس وجونو وفيستا) إلى تعقيد هذا الحل الأنيق لمشكلة الكوكب المفقود، وأدى إلى ظهور فكرة طويلة العمر بشكل مدهش على الرغم من عدم قبولها بعد الآن بأن الكويكبات كانت بقايا كوكب انفجر، وبعد هذه الموجة من النشاط يبدو أن البحث عن الكوكب قد تم التخلي عنه حتى عام 1830 عندما جدده كارل إلهينكي، في عام 1845 اكتشف كويكباً خامساً أطلق عليه اسم (Astraea).

تم اقتراح اسم الكويكب (باليونانية تعني شبية النجوم) على هيرشل بواسطة الكلاسيكي تشارلز بورني جونيور عن طريق والده (مؤرخ الموسيقى تشارلز بورني الأب) الذي كان صديقاً مقرباً لهيرشل، اقترح هيرشل المصطلح في عام 1802 في اجتماع للجمعية الملكية، ومع ذلك لم يتم قبوله حتى منتصف القرن التاسع عشر عندما أصبح من الواضح أن سيريس والكويكبات الأخرى لم تكن كواكب.

كان هناك 88 كويكباً معروفاً بحلول عام 1866 عندما تم الاكتشاف الرئيسي التالي، وهو عندما أشار دانييل كيركوود عالم الفلك الأمريكي إلى وجود فجوات (تُعرف الآن باسم فجوات كيركوود) في توزيع مسافات الكويكبات من الشمس، أدى إدخال التصوير الفوتوغرافي للبحث عن كويكبات جديدة في عام 1891، وفي ذلك الوقت تم تحديد 322 كويكباً إلى تسريع معدل الاكتشاف.

وكان الكويكب المسمى بروسيا (323) الذي تم اكتشافه عام 1891 أول كويكب تم اكتشافه عن طريق التصوير الفوتوغرافي، بحلول نهاية القرن التاسع عشر تم العثور على 464 وزاد هذا العدد إلى 108.066 بحلول نهاية القرن العشرين، وكان أكثر من 750.000 في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، كما كان النمو الهائل نتيجة عرضية لمسح تم تصميمه للعثور على 90 بالمائة من الكويكبات التي يزيد قطرها عن كيلومتر واحد، والتي يمكنها عبور مدار الأرض وبالتالي لديها القدرة على الاصطدام بالكوكب.

• التطورات اللاحقة: في عام 1918 اعترف عالم الفلك الياباني هيراياما كيوتسوجو بالتجمع في ثلاثة من العناصر المدارية (المحور الرئيسي، الانحراف، الميل) للكويكبات المختلفة، وتكمن بأن الأجسام التي تتشارك في هذه العناصر قد تشكلت نتيجة انفجارات لكويكبات أكبر، ووصف هذه المجموعات من الكويكبات بأنها عائلات.

في منتصف القرن العشرين بدأ علماء الفلك في التفكير في فكرة أن كوكب المشتري أثناء تكوين النظام الشمسي، كان مسؤولاً عن مقاطعة تراكم كوكب من سرب من الكواكب الصغيرة يقع على بعد حوالي 2.8 وحدة فلكية (AU) من الشمس، (إحدى الوحدات الفلكية هي متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس أي حوالي 150 مليون كيلومتر تعادل 93 مليون ميل)، وفي الوقت نفسه تقريباً أظهرت حسابات عمر الكويكبات التي مرت مداراتها بالقرب من تلك الخاصة بالكواكب الرئيسية، أن معظم هذه كانت الكويكبات متجهة إما إلى الاصطدام بكوكب أو طردها من النظام الشمسي على فترات زمنية تتراوح من بضع مئات الآلاف إلى بضعة ملايين من السنين.

ونظرًا لأن عمر النظام الشمسي يبلغ حوالي 4.6 مليار سنة فإن هذا يعني أن الكويكبات التي نراها اليوم في مثل هذه المدارات يجب أن تكون قد دخلت إليها مؤخراً، مما يعني ضمنياً أن هناك مصدراً لتلك الكويكبات، في البداية كان يُعتقد أن هذا المصدر هو المذنبات التي التقطتها الكواكب، والتي فقدت موادها المتطايرة من خلال ممرات متكررة داخل مدار المريخ، من المعروف الآن أن معظم هذه الأجسام تأتي من مناطق في حزام الكويكبات الرئيسي بالقرب من فجوات كيركوود وغيرها من الرنين المداري.