عائلات الكويكب والحزام الرئيسي

ما المقصود بعائلات الكويكب والحزام الرئيسي؟

يوجد داخل الحزام الرئيسي مجموعات من الكويكبات التي تتجمع فيما يتعلق ببعض العناصر المدارية المتوسطة (المحور شبه الرئيسي، الانحراف، الميل)، تسمى هذه المجموعات بالعائلات، ويتم تسميتها على اسم الكويكب الأقل ترقيماً في العائلة، تتشكل عائلات الكويكبات عندما يتعطل كويكب في تصادم كارثي، وبالتالي فإن أفراد العائلة يكونون قطعاً من الكويكب الأصلي.

تشير الدراسات النظرية إلى أن الاصطدامات الكارثية بين الكويكبات شائعة بما يكفي لحساب عدد العائلات التي تمت ملاحظتها، تنتمي حوالي 40 في المائة من الكويكبات الأكبر حجماً إلى هذه العائلات، ولكن قد تكون نسبة عالية مثل 90 في المائة من الكويكبات الصغيرة (أي تلك التي يبلغ قطرها حوالي كيلومتر واحد) من أفراد الأسرة؛ لأن كل تصادم كارثي ينتج شظايا صغيرة أكثر بكثير من تلك الكبيرة، ومن المرجح أن تتعطل الكويكبات الصغيرة تماماً.

أكبر ثلاث عائلات في حزام الكويكبات الرئيسي هي (Eos وKoronis وThemis) تم تحديد كل عائلة لتكون متجانسة التركيب، أي يبدو أن جميع أفراد الأسرة لديهم نفس التركيب الكيميائي الأساسي، وإذا كانت الكويكبات التي تنتمي إلى كل عائلة تعتبر شظايا من جسم أحد الوالدين، فيجب أن تكون أقطار أجسامهم الأم 200 و90 و300 كيلومتر (124 و56 و186 ميلاً) على التوالي، لم تتم دراسة العائلات الأصغر الموجودة في الحزام الرئيسي جيداً، لأن أعضائها المرقمة أقل وأصغر (وبالتالي تكون خافتة عند النظر إليها تلسكوبياً).

يُفترض أن بعض الكويكبات العابرة للأرض والغالبية العظمى من النيازك التي تصل إلى سطح الأرض عبارة عن شظايا نتجت في تصادمات مماثلة لتلك التي أنتجت عائلات الكويكبات، على سبيل المثال الكويكب فيستا الذي يبدو أن سطحه صخور بازلتية هو الجسم الأم للنيازك المعروفة باسم (achondrite) البازلتية (HEDs)، وهي مجموعة من أنواع نيزك هواردايت، يوكريت، ديوجنيت.

الهنغارية وكويكبات الحزام الخارجي:

فقط تركيز واحد معروف للكويكبات وهو مجموعة (Hungaria)، حيث يحتل المنطقة الواقعة بين المريخ والحافة الداخلية للحزام الرئيسي، وتقع مدارات جميع المجريين خارج مدار المريخ الذي تبلغ مسافة الأوج 1.67 (AU)، الكويكبات المجرية لها مدارات دائرية تقريباً (منخفضة الانحراف)، ولكنها ذات ميول مدارية كبيرة إلى مدار الأرض والمستوى العام للنظام الشمسي.

تقع أربع مجموعات كويكبات معروفة خارج الحزام الرئيسي، ولكن داخل مدار المشتري أو بالقرب منه مع متوسط ​​مسافات من الشمس بين حوالي 3.28 و5.3 (AU)، وتسمى مجتمعة كويكبات الحزام الخارجي ولها فترات مدارية تتراوح من أكثر من نصف فترة كوكب المشتري إلى فترة كوكب المشتري تقريباً، ثلاث من مجموعات الحزام الخارجي (Cybeles وHildas وThule) سميت على اسم الكويكب الأقل رقماً في كل مجموعة، ويطلق على أعضاء المجموعة الرابعة كويكبات طروادة.

بحلول عام 2015 كان هناك حوالي 1،894 (Cybeles) و1،197 (Hildas) و3 (Thules) و6179 من أحصنة طروادة، لا ينبغي الخلط بين هذه المجموعات وعائلات الكويكبات وكلها تشترك في كويكب أصل مشترك، ومع ذلك فإن بعض هذه المجموعات (على سبيل المثال هيلدا وأحصنة طروادة) تحتوي على عائلات.

كويكبات طروادة:

في عام 1772 تنبأ عالم الرياضيات والفلك الفرنسي جوزيف لويس لاغرانج بوجود وموقع مجموعتين من الأجسام الصغيرة تقع بالقرب من زوج من النقاط المستقرة جاذبياً على طول مدار المشتري، هذه هي المواضع (تسمى الآن نقاط لاغرانج والمشار إليها بـ L4 وL5)، حيث يمكن إمساك جسم صغير بواسطة قوى الجاذبية عند رأس واحد لمثلث متساوي الأضلاع، تشغل رؤوسه الأخرى الأجسام الضخمة لكوكب المشتري والشمس، هذه المواضع التي تؤدي إلى (L4) ودرب (L5) كوكب المشتري بمقدار 60 درجة في مستوى مداره هما اثنتان من خمس نقاط لاغرانج النظرية في حل المشكلة الدائرية ثلاثية الأجسام المقيدة للميكانيكا السماوية.

تقع النقاط الثلاث الأخرى على طول خط يمر عبر الشمس والمشتري، ومع ذلك فإن وجود الكواكب الأخرى (بشكل أساسي زحل) يزعج نظام كويكبات الشمس والمشتري وتروجان بدرجة كافية لزعزعة استقرار تلك النقاط، ولم يتم العثور على كويكبات حقيقية، وفي الواقع بسبب عدم الاستقرار هذا تتحرك معظم كويكبات طروادة لكوكب المشتري في مدارات مائلة بقدر 40 درجة من مدار المشتري وتزاح بمقدار 70 درجة عن المواضع الأمامية والخلفية لنقاط لاغرانج الحقيقية.

ومنذ اكتشاف المرافقين المداريين للمشتري تم تطبيق مصطلح طروادة على أي جسم صغير يشغل نقاط لاغرانج المتساوية الأضلاع لأزواج أخرى من الأجسام الضخمة نسبياً، بحث علماء الفلك عن أجسام طروادة للأرض والمريخ وزحل وأورانوس ونبتون بالإضافة إلى نظام الأرض والقمر، لطالما كان من المشكوك فيه ما إذا كانت المدارات المستقرة حقاً يمكن أن توجد بالقرب من نقاط لاغرانج بسبب اضطرابات الجاذبية من قبل الكواكب الرئيسية.

الكويكبات في مدارات غير عادية:

على الرغم من أن معظم الكويكبات تسير في مدارات دائرية إلى حد ما إلا أن هناك استثناءات ملحوظة، فبالإضافة إلى الكويكبات القريبة من الأرض من المعروف أن بعض الأجسام تتحرك في مدارات تمتد بعيداً داخل أو خارج الحزام الرئيسي، وأحد أكثرها تطرفاً هو (3200) فايثون وهو أول كويكب تكتشفه مركبة فضائية (القمر الصناعي الفلكي بالأشعة تحت الحمراء عام 1983)، حيث يقترب فايثون من حدود (0.14 AU) من الشمس وضمن مسافة الحضيض الشمسي (0.31 AU) بالنسبة لعطارد الكوكب الأعمق.

على النقيض من ذلك فإن مسافة الأوج لفايثون البالغة (2.4 AU) تقع في حزام الكويكبات الرئيسي، هذا الجسم هو الجسم الأصلي لتيار نيزك (Geminid)، وهو تركيز النيازك المسؤولة عن زخات نيزك (Geminid) السنوية التي تُرى على الأرض في ديسمبر من كل عام، ونظراً لأن الأجسام الأم لجميع تيارات النيزك الأخرى التي تم تحديدها حتى الآن هي مذنبات، فإن البعض يعتبر فايثون مذنباً ميتاً، أي أنه فقد مواده المتطايرة ولم يعد يعرض السمات المذنبة الكلاسيكية لغيبوبة ضبابية وذيل.

يعتقد البعض أيضاً أن كويكباً آخر (هيدالجو 944) هو مذنب ميت بسبب مداره غير المعتاد، هذا الجسم الذي تم اكتشافه في عام 1920 يسافر باتجاه الشمس بالقرب من (2.02 AU)، والذي يقع على الحافة الداخلية لحزام الكويكبات الرئيسي وبقدر ما يصل إلى (9.68 AU) وهو ما وراء مدار زحل عند (9.54 AU).

على عكس أمثلة (Phaethon وHidalgo) تم تصنيف (Chiron) بعد اكتشافه في عام 1977 على أنه كويكب (2060 Chiron)، في عام 1989 لوحظ أن الجسم به غيبوبة مغبرة تحيط به، وفي عام 1991 تم الكشف عن وجود جذور السيانوجين وهي مكون معروف لغيبوبة غاز المذنبات، يسافر شيرون في مدار يقع بالكامل خارج حزام الكويكبات، حيث تبلغ مسافة الحضيض (8.43 AU) داخل مدار زحل ومسافة الأوج (18.8 AU)، والتي تصل تقريباً إلى مدار أورانوس عند (19.2 AU)، في وقت اكتشافه كان تشيرون هو أبعد كويكب معروف، وفي غضون بضع سنوات تم اكتشاف أجسام إضافية تنتقل بين مدارات الكواكب العملاقة.