(253) Mathilde

Asteroid
(253) Mathilde
Aufnahme von (253) Mathilde durch NEAR Shoemaker am 27. Juni 1997
Aufnahme von (253) Mathilde durch NEAR Shoemaker am 27. Juni 1997
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Eigenschaften des Orbits Animation
Oskulation für Epoche: 5. Mai 2025 (JD 2.460.800,5)
Orbittyp Mittlerer Hauptgürtel
Asteroidenfamilie
Große Halbachse 2,646 AE
Exzentrizität 0,264
Perihel – Aphel 1,947 AE – 3,346 AE
Perihel – Aphel  AE –  AE
Neigung der Bahnebene 6,7°
Länge des aufsteigenden Knotens 179,5°
Argument der Periapsis 157,6°
Zeitpunkt des Periheldurchgangs 22. Juni 2027
Siderische Umlaufperiode 4 a 111 d
Siderische Umlaufzeit {{{Umlaufdauer}}}
Mittlere Orbital­geschwin­digkeit {{{Umlaufgeschwindigkeit}}} km/s
Mittlere Orbital­geschwin­digkeit 17,99 km/s
Physikalische Eigenschaften
Mittlerer Durchmesser 52,8 km
Abmessungen {{{Abmessungen}}}
Masse (103 ± 4)·1015Vorlage:Infobox Asteroid/Wartung/Masse kg
Albedo 0,04
Mittlere Dichte 1,3 g/cm³
Rotationsperiode 17 d 10 h
Absolute Helligkeit 10,4 mag
Spektralklasse {{{Spektralklasse}}}
Spektralklasse
(nach Tholen)
Spektralklasse
(nach SMASSII)
Cb
Geschichte
Entdecker Johann Palisa
Datum der Entdeckung 12. November 1885
Vorläufige Bezeichnung 1885 VA, 1915 TN, 1949 OL1
Quelle: Wenn nicht einzeln anders angegeben, stammen die Daten vom JPL Small-Body Database. Die Zugehörigkeit zu einer Asteroidenfamilie wird automatisch aus der AstDyS-2 Datenbank ermittelt. Bitte auch den Hinweis zu Asteroidenartikeln beachten.

(253) Mathilde ist ein Asteroid des mittleren Hauptgürtels, der am 12. November 1885 vom österreichischen Astronomen Johann Palisa an der Universitätssternwarte Wien bei einer Helligkeit von 12 mag entdeckt wurde. Er wurde 1997 als dritter Asteroid durch eine Raumsonde aus der Nähe fotografiert.

Der Asteroid wurde vermutlich benannt zu Ehren von Mathilde Palmyre, geb. Worms (1850–1919), der Ehefrau des französischen Astronomen Maurice Loewy (1833–1907), stellvertretender Direktor des Pariser Observatoriums. Die Benennung erfolgte durch Auguste Victor Lebeuf (1859–1929), zu der Zeit Mitarbeiter am Pariser Observatorium, der erstmals die Umlaufbahn berechnet hatte.

Wissenschaftliche Auswertung

Aus Ergebnissen der IRAS Minor Planet Survey (IMPS) wurden 1992 Angaben zu Durchmesser und Albedo für zahlreiche Asteroiden abgeleitet, darunter auch (253) Mathilde, für die damals Werte von 58,1 km bzw. 0,04 erhalten wurden.

Bei der Planung einer Mission der Raumsonde NEAR (Near-Earth Asteroid Rendezvous) zum Asteroiden (433) Eros geriet (253) Mathilde als ein Zwischenziel in den Fokus, bei dem 16 Monate nach dem Start der Raumsonde ein enger Vorbeiflug erfolgen könnte. Um das NEAR-Team bei der Missionsplanung zu unterstützen, erfolgte am 8. Februar 1995 eine bodengestützte spektroskopische Erkundung von (253) Mathilde im sichtbaren Bereich am Michigan-Dartmouth-MIT (MDM) Observatory in Arizona. Die unmittelbare Einschätzung war, dass (253) Mathilde ein Asteroid der Spektralklasse C ist, ein taxonomischer Typ, der bis dahin noch nicht von einer Raumsonde besucht worden war. Das beobachtete Spektrum lag genau zwischen den gut bekannten Spektren der größten Asteroiden (1) Ceres und (2) Pallas und ähnelte dem von kohligen Chondriten und schwarzen gewöhnlichen Chondriten.

Photometrische Messungen des Asteroiden fanden erstmals statt vom Anfang Februar bis Anfang Juni 1995 an verschiedenen Observatorien, wie dem La-Silla-Observatorium in Chile, dem Table Mountain Observatory und dem Kitt-Peak-Nationalobservatorium in Kalifornien, dem Observatoire de Haute-Provence in Frankreich sowie an der Astronomischen Einrichtung Leoncito (CASLEO) in Argentinien. Bereits die während der ersten Beobachtungen erfassten Lichtkurven wiesen auf eine sehr lange Rotationsperiode hin, woraufhin die Beobachtungsstrategie entsprechend angepasst wurde. Aus den während 52 Beobachtungsnächten aufgezeichneten Daten konnte schließlich eine Rotationsperiode von 417,7 h bzw. 17,41 Tagen abgeleitet werden. Dies war die drittlängste Periode, die bis dahin bei einem Asteroiden gemessen worden war. Es wurden aber auch Hinweise darauf gefunden, dass es weitere Periodizitäten in der Rotation von (253) Mathilde gibt, wie eine noch langsamere von etwa 31 Tagen. Wenn diese zweite Periodizität echt wäre, bestände eine mögliche Interpretation darin, dass sich (253) Mathilde in einem „angeregten“ Rotationszustand befindet mit einer Komponente, die mit der ersten Periode um die Hauptachse des Körpers rotiert, und einer Präzession der Hauptachse mit der zweiten Periode.

Um nach Variationen auf der Asteroidenoberfläche zu suchen, wurden vom 26. März bis 22. Mai 1996 am La-Silla-Observatorium mehrere Beobachtungen im sichtbaren Bereich durchgeführt. In Verbindung mit den spektroskopischen Beobachtungen von 1995 (siehe oben) zeigten die Ergebnisse, dass (253) Mathildes Oberfläche über fast die Hälfte ihrer Rotationsperiode homogen ist. Zusätzliche spektroskopische Oberflächenanalysen im sichtbaren und nah-infraroten Bereich zeigten strukturlose Spektren, ebenso wie weitere Aufnahmen im Infraroten am 25. und 26. Mai 1996 mit der Infrared Telescope Facility (IRTF) am Mauna-Kea-Observatorium auf Hawaiʻi. Die Spektraldaten passten wieder am ehesten zu erhitzten kohligen Chondriten oder schockgeschwärzten gewöhnlichen Chondriten.

Raumsonde NEAR Shoemaker

Nach ihrem Start im Februar 1996 bestand für die Raumsonde NEAR, später in NEAR Shoemaker umbenannt, aufgrund einer nur alle sieben Jahre auftretenden günstigen Konstellation die Möglichkeit, ihr eigentliches Ziel, den Asteroiden (433) Eros, bereits nach einer kurzen Reisedauer von knapp drei Jahren zu erreichen. Etwa eine Woche vor einem dazu notwendigen Korrekturmanöver ergab sich am 27. Juni 1997 ein enger Vorbeiflug an (253) Mathilde. Wegen des großen Sonnenabstandes von etwa 2 AE und der dadurch stark eingeschränkten Stromversorgung konnte von den an Bord befindlichen Experimenten nur der Multispectral Imager (MSI) eingesetzt werden, um fotografische Aufnahmen bei verschiedenen Wellenlängen zu gewinnen. Die Schwierigkeit dabei war, dass sowohl die Ausrichtung der Solarmodule zur Sonne als auch die des MSI auf den Asteroiden mit einer ausgeklügelten Drehung der ganzen Raumsonde erreicht werden musste, da es keine Schwenkvorrichtungen gab.

Während des Vorbeiflugs von NEAR Shoemaker aufgenommene Bilderfolge von (253) Mathilde

Während einer Zeitspanne von etwa 5 Minuten vor bis 20 Minuten nach der größten Annäherung um 12:56 Uhr UT bis auf 1212 km bei einer Relativgeschwindigkeit von 9,9 km/s wurden insgesamt 534 Bilder aufgenommen, von denen 330 den Asteroiden oder Teile davon zeigten. Die Raumsonde hatte genügend Speicherkapazität, um unter Verwendung von Datenkompression mehr als 1000 Bilder zu speichern, die in 10 Stunden zur Erde übertragen werden konnten.

Der gesamte beleuchtete Teil des Asteroiden wurde dabei in Farbe mit einer Auflösung von mindestens 500 m/Pixel abgebildet, die besten Auflösungen erreichten 160 m/Pixel. Insgesamt konnten etwa 60 % der Oberfläche erfasst werden. Die Auswertung der Aufnahmen brachte folgende Ergebnisse:

Teilansicht von (253) Mathilde, in der Bildmitte der Krater Damodar

Topografische Merkmale

Durch die Working Group for Planetary System Nomenclature (WGPSN) der IAU erhielten bisher 23 Krater auf (253) Mathilde offizielle Benennungen. Wegen der geringen Albedo des Asteroiden, der schwärzer als Kohle ist, wurden sie nach Kohleabbaugebieten benannt. Die größten sind Karoo, Ishikari, Damodar und Kuznetsk.

Erforschung nach NEAR Shoemaker

Radarastronomische Beobachtungen am Arecibo-Observatorium am 16. und 20. August 2001 bei 2,38 GHz ergaben einen effektiven Durchmesser von 53 ± 4 km. Nach der Reaktivierung von NEOWISE im Jahr 2013 und Registrierung neuer Daten wurden die Werte für Durchmesser und Albedo 2015 zunächst mit 50,4 km bzw. 0,04 angegeben und dann 2016 korrigiert zu 58,9 oder 72,3 km bzw. 0,02 oder 0,03, diese Angaben beinhalten aber alle hohe Unsicherheiten.

Karte von (253) Mathilde mit den bezeichneten Kratern

In einer Untersuchung von 2005 wurden noch einmal die Daten der photometrischen Beobachtungen von (253) Mathilde aus dem Jahr 1995 (siehe oben) neu bewertet. Die Rotationsperiode des Asteroiden konnte jetzt zu 418 h bestimmt werden. Allerdings wurde außerdem wieder eine doppelt-periodische Natur der Rotation bestätigt. Unter dieser Annahme einer taumelnden Bewegung ergab sich eine primäre Rotationsperiode von 419 h, überlagert von einer sekundären Periode von 250 h, jeweils mit einer Unsicherheit von ±1 Stunde. Diese ultralange Rotationsperiode könnte durch ein Kollisionsereignis, aber auch durch ein über sehr lange Zeiträume erfolgtes Abbremsen durch den YORP-Effekt verursacht worden sein.

Aus photometrischen Daten des Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) konnten in einer Untersuchung von 2015 ein Gestaltmodell des Asteroiden für eine Position der Rotationsachse mit retrograder Rotation und eine Periode von 420,06 h berechnet werden. Im Jahr 2021 wurde aus archivierten Daten und photometrischen Messungen von Gaia DR2 erneut eine Rotationsachse mit retrograder Rotation berechnet. Die Rotationsperiode wurde dabei zu 420,1026 h bestimmt.

Zwischen 2012 und 2018 wurden mit der All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) auch photometrische Daten von 20.000 Asteroiden aufgezeichnet. Auf mehr als 5000 davon konnte erfolgreich die Methode der konvexen Inversion angewendet werden, darunter auch (253) Mathilde, für die in einer Untersuchung von 2021 ein verbessertes dreidimensionales Gestaltmodell für zwei alternative Rotationsachsen mit retrograder Rotation und einer Periode von 420,2 h berechnet wurde. Aus den Daten von ATLAS konnte in einer Untersuchung von 2022 mit der Methode der konvexen Inversion noch einmal eine Rotationsperiode von 420,1 h bestimmt werden.

Siehe auch

Commons: (253) Mathilde – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ E. F. Tedesco, P. V. Noah, M. Noah, S. D. Price: The Supplemental IRAS Minor Planet Survey. In: The Astronomical Journal. Band 123, Nr. 2, 2002, S. 1056–1085, doi:10.1086/338320 (PDF; 398 kB).
  2. ↑ R. P. Binzel, T. H. Burbine, S. J. Bus: Groundbased Reconnaissance of Asteroid 253 Mathilde: Visible Wavelength Spectrum and Meteorite Comparison. In: Icarus. Band 119, Nr. 2, 1996, S. 447–449, doi:10.1006/icar.1996.0029.
  3. ↑ S. Mottola, W. D. Sears, A. Erikson, A. W. Harris, J. W. Young, G. Hahn, M. Dahlgren, B. E. A. Mueller, B. Owen, R. Gil-Hutton, J. Licandro, M. A. Barucci, C. Angeli, G. Neukum, C.-I. Lagerkvist, J. F. Lahulla: The slow rotation of 253 Mathilde. In: Planetary and Space Science. Band 43, Nr. 12, 1995, S. 1609–1613, doi:10.1016/0032-0633(95)00127-1.
  4. ↑ A. Doressoundiram, M. A. Barucci, M. Fulchignoni: Search for rotational variation in the spectra of 253 Mathilde. In: Astronomy & Astrophysics. Band 325, 1997, S. L9–L11, bibcode:1997A&A...325L...9D (PDF; 96 kB).
  5. ↑ A. S. Rivkin, B. E. Clark, D. T. Britt, L. A. Lebofsky: Infrared Spectrophotometry of the NEAR Flyby Target 253 Mathilde. In: Icarus. Band 127, Nr. 1, 1997, S. 255–257, doi:10.1006/icar.1997.5695 (PDF; 210 kB).
  6. ↑ A. Harch, G. A. Heyler: Design and Execution of the Asteroid Mathilde Flyby. In: Acta Astronautica. Band 45, Nr. 4–9, 1999, S. 373–380, doi:10.1016/S0094-5765(99)00156-3.
  7. ↑ L. Prockter, S. Murchie, A. Cheng, S. Krimigis, R. Farquhar, A. Santo, J. Trombka: The NEAR Shoemaker Mission to Asteroid 433 Eros. In: Acta Astronautica. Band 51, Nr. 1–9, 2002, S. 491–500, doi:10.1016/S0094-5765(02)00098-X.
  8. ↑ J. Veverka, P. Thomas, A. Harch, B. Clark, J. F. Bell III, B. Carcich, J. Joseph, C. Chapman, W. Merline, M. Robinson, M. Malin, L. A. McFadden, S. Murchie, S. E. Hawkins III, R. Farquhar, N. Izenberg, A. Cheng: NEAR’s Flyby of 253 Mathilde: Images of a C Asteroid. In: Science. Band 278, Nr. 5346, 1997, S. 2109–2114, doi:10.1126/science.278.5346.2109 (PDF; 388 kB).
  9. 1 2 J. Veverka, P. Thomas, A. Harch, B. Clark, J. F. Bell III, B. Carcich, J. Joseph, S. Murchie, N. Izenberg, C. Chapman, W. Merline, M. Malin, L. McFadden, M. Robinson: NEAR Encounter with Asteroid 253 Mathilde: Overview. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 3–16, doi:10.1006/icar.1999.6120 (PDF; 1,11 MB).
  10. ↑ P. C. Thomas, J. Veverka, J. F. Bell III, B. E. Clark, B. Carcich, J. Joseph, M. Robinson, L. A. McFadden, M. C. Malin, C. R. Chapman, W. Merline, S. Murchie: Mathilde: Size, Shape, and Geology. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 17–27, doi:10.1006/icar.1999.6121 (PDF; 1,79 MB).
  11. ↑ B. E. Clark, J. Veverka, P. Helfenstein, P. C. Thomas, J. F. Bell III, A. Harch, M. S. Robinson, S. L. Murchie, L. A. McFadden, C. R. Chapman: NEAR Photometry of Asteroid 253 Mathilde. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 53–65, doi:10.1006/icar.1999.6124 (PDF; 226 kB).
  12. ↑ D. K. Yeomans, J.-P. Barriot, D. W. Dunham, R. W. Farquhar, J. D. Giorgini, C. E. Helfrich, A. S. Konopliv, J. V. McAdams, J. K. Miller, W. M. Owen Jr., D. J. Scheeres, S. P. Synnott, B. G. Williams: Estimating the Mass of Asteroid 253 Mathilde from Tracking Data During the NEAR Flyby. In: Science. Band 278, Nr. 5346, 1997, S. 2106–2109, doi:10.1126/science.278.5346.2106 (PDF; 88 kB).
  13. ↑ B. Carry: Density of Asteroids. In: Planetary and Space Science. Band 73, Nr. 1, 2012, S. 98–118, doi:10.1016/j.pss.2012.03.009 (arXiv-Preprint: PDF; 5,41 MB).
  14. ↑ C. R. Chapman, W. J. Merline, P. Thomas: Cratering on Mathilde. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 28–33, doi:10.1006/icar.1999.6119 (PDF; 142 kB).
  15. ↑ A. F. Cheng, O. S. Barnouin-Jha: Giant Craters on Mathilde. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 34–48, doi:10.1006/icar.1999.6122 (PDF; 223 kB).
  16. ↑ K. R. Housen, K. A. Holsapple, M. E. Voss: Compaction as the origin of the unusual craters on the asteroid Mathilde. In: Nature. Band 402, 1999, S. 155–157, doi:10.1038/45985 (Preprint: PDF; 607 kB).
  17. ↑ D. R. Davis: The Collisional History of Asteroid 253 Mathilde. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 49–52, doi:10.1006/icar.1999.6123.
  18. ↑ C. Magri, M. C. Nolan, S. J. Ostro, J. D. Giorgini: A radar survey of main-belt asteroids: Arecibo observations of 55 objects during 1999–2003. In: Icarus. Band 186, Nr. 1, 2007, S. 126–151, doi:10.1016/j.icarus.2006.08.018 (PDF; 1,03 MB).
  19. ↑ C. R. Nugent, A. Mainzer, J. Masiero, J. Bauer, R. M. Cutri, T. Grav, E. Kramer, S. Sonnett, R. Stevenson, E. L. Wright: NEOWISE Reactivation Mission Year One: Preliminary Asteroid Diameters and Albedos. In: The Astrophysical Journal. Band 814, Nr. 2, 2015, S. 1–13, doi:10.1088/0004-637X/814/2/117 (PDF; 1,07 MB).
  20. ↑ C. R. Nugent, A. Mainzer, J. Bauer, R. M. Cutri, E. A. Kramer, T. Grav, J. Masiero, S. Sonnett, E. L. Wright: NEOWISE Reactivation Mission Year Two: Asteroid Diameters and Albedos. In: The Astronomical Journal. Band 152, Nr. 3, 2016, S. 1–12, doi:10.3847/0004-6256/152/3/63 (PDF; 1,34 MB).
  21. ↑ P. Pravec, A. W. Harris, P. Scheirich, P. Kušnirák, L. Šarounová, C. W. Hergenrother, S. Mottola, M. D. Hicks, G. Masi, Yu. N. Krugly, V. G. Shevchenko, M. C. Nolani, E. S. Howell, M. Kaasalainen, A. Galád, P. Brown, D. R. DeGraff, J. V. Lambert, W. R. Cooney Jr., S. Foglia: Tumbling asteroids. In: Icarus. Band 173, Nr. 1, 2005, S. 108–131, doi:10.1016/j.icarus.2004.07.021.
  22. ↑ J. Ďurech, J. Tonry, N. Erasmus, L. Denneau, A. N. Heinze, H. Flewelling, R. Vančo: Asteroid models reconstructed from ATLAS photometry. In: Astronomy & Astrophysics. Band 643, A59, 2015, S. 1–5, doi:10.1051/0004-6361/202037729 (PDF; 756 kB).
  23. ↑ J. Martikainen, K. Muinonen, A. Penttilä, A. Cellino, X. Wang: Asteroid absolute magnitudes and phase curve parameters from Gaia photometry. In: Astronomy & Astrophysics. Band 649, A98, 2021, S. 1–8, doi:10.1051/0004-6361/202039796 (PDF; 7,49 MB).
  24. ↑ J. Hanuš, O. Pejcha, B. J. Shappee, C. S. Kochanek, K. Z. Stanek, T. W.-S. Holoien: V-band photometry of asteroids from ASAS-SN. Finding asteroids with slow spin. In: Astronomy & Astrophysics. Band 654, A48, 2021, S. 1–11, doi:10.1051/0004-6361/202140759 (PDF; 1,16 MB).
  25. ↑ J. Ďurech, M. Vávra, R. Vančo, N. Erasmus: Rotation Periods of Asteroids Determined With Bootstrap Convex Inversion From ATLAS Photometry. In: Frontiers in Astronomy and Space Sciences. Band 9, 2022, S. 1–7, doi:10.3389/fspas.2022.809771 (PDF; 1,01 MB).