Planetoïde

Vorm

Enkele planetoïden zijn sinds 1991 door ruimtesondes van dichtbij gefotografeerd: Gaspra, Ida, Eros, Mathilde, Braille, Annefrank en Itokawa. Deze foto's laten zien dat het onregelmatige, aardappelvormige steenklompen zijn, met veel kleine en soms grotere kraters. Ze lijken daarmee erg op sommige manen, zoals de Marsmaan Phobos of de Saturnusmaan Phoebe. Dat zijn waarschijnlijk eerst ook planetoïden geweest, die later door een planeet werden ingevangen. Er is ook is er gelijkenis met de rots- en ijsachtige kernen van kometen. Dat planetoïden een grillige vorm hebben, blijkt ook uit het feit dat vele een regelmatig wisselende helderheid hebben: kennelijk zien we door de aswenteling vanop de Aarde afwisselend een heldere of brede, en een donkere of smalle kant.

Kleine zonnestelsellichamen hebben in tegenstelling tot planeten of dwergplaneten niet min of meer de vorm van een bol. Dat komt doordat ze zo klein en licht zijn. Hoe meer massa een hemellichaam heeft, des te groter de zwaartekracht is aan het oppervlak. Daardoor kunnen uitstulpingen en bergen inzakken door hun eigen gewicht. Een grotere planeet heeft dus lagere bergen. Bij planetoïden is deze kracht meestal veel te gering om invloed te hebben.

Grootte

De grootte van een planetoïde is als het lichtweerkaatsend vermogen, de albedo bekend is uit de gemiddelde helderheid ervan te berekenen, maar dat loopt bij planetoïden enorm uiteen: er zijn "zwarte" planetoïden (minder dan 5% weerkaatsing) maar ook heel heldere (50% of meer). Schattingen van de afmetingen van planetoïden zijn daardoor vaak nogal onzeker. Voor een beperkt aantal heeft men de middellijn direct kunnen meten, bijvoorbeeld door middel van een sterbedekking.

Er zijn bovendien voorbij de baan van Neptunus vele tientallen objecten met een middellijn van meer dan 250 km. Van de meeste daarvan is de grootte (en de vorm) alleen bij benadering bekend. Van de grootste objecten, zoals Eris met een middellijn van minimaal 2300 km, is aangetoond dat ze voldoende groot zijn om een evenwichtsvorm (een eventueel afgeplatte bolvorm) te hebben bereikt. Eris is dus een dwergplaneet. Objecten waarvan dat nog onzeker is, zoals Orcus, blijven vooralsnog bekendstaan als planetoïde.

Het aantal planetoïden neemt sterk af naarmate ze groter worden. Hoewel dit over het algemeen volgens een machtsfunctie verloopt, zijn er 'hobbels' bij 5 km en 100 km, waar meer planetoïden worden aangetroffen dan volgens een logaritmische verdeling kan worden verwacht.

• 
  De grootte van de eerste 10 planetoïden (en dwergplaneet Ceres) vergeleken met die van de Maan
• 
  Verdeling van planetoïden tussen 0,1 en 1000 km
• 
  Diameter uitgezet tegen de omwentelingstijd

Massa

Het is niet gemakkelijk de massa van een planetoïde te meten. Het is hiervoor nodig dat een ander object, een andere planetoïde, een ruimtesonde of een maantje zich vrij dicht langs de planetoïde beweegt, zodat men de verstoring van de baan kan meten. Sinds 1993 is gebleken dat honderden planetoïden een maantje hebben, waardoor het aantal massabepalingen sterk is toegenomen. De dichtheid blijkt in veel gevallen gering te zijn, vaak niet meer dan 2000 kg/m³. Dat wijst erop dat planetoïden eerder hopen gruis dan massieve lichamen zijn. Dit is waarschijnlijk het gevolg van de relatief frequente onderlinge botsingen in de planetoïdengordel. Een hoop gruis zal bovendien niet zo snel in talloze fragmenten uiteenbarsten als het door een tamelijk groot object wordt getroffen. Dit zal dan eerder leiden tot een herschikking van de gruishoop.

Samenstelling

Net als bij meteorieten, waar onderscheid kan worden gemaakt tussen steen- en ijzermeteorieten, verschilt de samenstelling van planetoïden. Dit volgt vooral uit het onderzoek van albedo en spektraalklasse. Het overgrote deel (75%) is koolstofhoudend. Een kleiner deel (17%) bevat silicaten met ijzer en nikkel. Er zijn ook combinaties van beide soorten. Het idee is ontstaan uit sommige planetoïden erts te winnen.

Een deel van de kleinere planetoïden bestaat waarschijnlijk uit aan elkaar geklonterde veel kleinere deeltjes. Dit worden puinhopen of rubble piles genoemd.

• 
  Allende meteoriet, een steenmeteoriet
• 
  Sichote-Alinmeteoriet, een ijzermeteoriet

Omwentelingstijd

Aangezien planetoïden om hun eigen as draaien, kan de lichtweerkaatsing van de planetoïde veranderen tijdens de asomwenteling. Uit zulke periodieke helderheidswisselingen is voor veel planetoïden de omwentelingstijd bepaald. Die ligt meestal tussen drie uur en één dag, uitersten zijn 2000 WH₁₀ met 80 seconden en 1997 AE₁₂ met 68 dagen. Uit de lichtkromme van een planetoïde kan een driedimensionaal model ervan worden afgeleid.

• 
  Lichtkromme 201 Penelope
• 
  Model ervan gebaseerd op de lichtkromme

Planetoïdemanen

In 1993 is ontdekt dat ook planetoïden maantjes kunnen hebben. De eerste was Dactyl bij de planetoïde Ida. In 2025 waren er 584 van zulke maantjes bekend.

Omlooptijd

Planetoïden worden in groepen, ook wel planetoïdenfamilies genoemd, verdeeld op basis van hun gemiddelde afstand tot de Zon, halve lange baanas, symbool a. Dit is equivalent met een indeling naar hun omlooptijd T rond de Zon. De grenzen tussen de groepen worden gelegd bij omlooptijden die een eenvoudige verhouding hebben met die van planeten. In enkele gevallen is ook de kortste afstand tot de Zon, de periheliumafstand q, een indelingscriterium. Zo ontstaat de volgende indeling:

Een planetoïde met dezelfde omlooptijd rond de Zon als een planeet wordt quasisatelliet genoemd.

Omloopbaan

Planetoïden volgen verschillende omloopbanen en worden ook op basis daarvan onderverdeeld.

1. Plaats van hun omloopbaan tot de Aarde
   • aardscheerders, planetoïden die de baan van de Aarde kruisen of zeer dicht naderen
   • deze worden verder onderverdeeld in de Aten-groep, de Apollo-groep en de Amor-groep
   • planetoïden die buiten de baan van de Aarde blijven (de meerderheid).
   • planetoïden die volledig binnen de baan van de Aarde blijven; hiervan zijn 34 bekend (dit worden Apohel-planetoïden genoemd).
2. Plaats van de omloopbaan tot andere planeten
   • Marskruisende planetoïden
   • Centaurs zijn planetoïden, die grotendeels uit ijs bestaan en om de Zon draaien tussen de banen van Jupiter en Neptunus
   • Trojanen zijn planetoïden die zich in de Lagrangepunten L4 en L5 van planeetbanen (met name die van Jupiter) bevinden.

Een overzicht van de huidige posities van de planetoïden binnen het zonnestelsel is te vinden op de website van het Minor Planet Center. Deze wordt iedere dag bijgewerkt. Er is een beeld en een animatie voor het binnenste en het buitenste zonnestelsel.

Gordel tussen Mars en Jupiter

De eerste planetoïden werden ontdekt tijdens een zoektocht naar een veronderstelde onbekende planeet tussen Mars en Jupiter. De banen van de nu bekende planetoïden liggen voor 98% in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. De eerst ontdekte planetoïde, dwergplaneet Ceres, is nu nog steeds het grootst bekende hemellichaam (942 km) in deze gordel. Het totale aantal wordt geschat tussen de 1,1 en 1,9 miljoen met een grootte van meer dan 1 kilometer in doorsnee en miljoenen kleinere. Deze planetoïden tussen Mars en Jupiter bevinden zich in een stabiele baan en er is weinig kans dat een ervan ooit de Aarde zal raken.

Kuipergordel

In de Kuipergordel bevinden zich enorme hoeveelheden materie. De Kuipergordel is een gordel van vele miljarden komeetachtige, uit rots en ijs bestaande objecten, voorbij de baan van de achtste planeet van het zonnestelsel, Neptunus. De gordel bevindt zich tussen de 30 AE en 50 AE afstand van de Zon. Als deze objecten de Zon naderen, gedragen ze zich als een komeet. Het zijn dus feitelijk dezelfde objecten, vandaar de nieuwe officiële naam 'klein zonnestelsellichaam'.

De grote "Kuipergordel-objecten" worden ook wel aangeduid met de naam plutino's. De grootste van deze objecten die tot nog toe zijn ontdekt, zijn Eris, die waarschijnlijk groter is dan Pluto, en Quaoar, ontdekt in 2002, met een doorsnede van 1280 km, groter dan Ceres en de maan Charon.

De planetoïden in de Kuipergordel, ook wel Transneptunische objecten of KBO's genoemd, Kuiper belt objects, zijn veel minder onderhevig aan de zwaartekracht van de Zon, aangezien deze zwaartekracht met het kwadraat van de afstand afneemt. Hierdoor kan door inwerking van zwaartekracht van andere hemellichamen of door botsen met andere planetoïden hun baan makkelijk verstoord worden, waardoor deze planetoïden de ruimte ingeslingerd worden of richting Zon afwijken. Door de grote massa en dus ook de grote zwaartekracht van Jupiter worden vele planetoïden door deze planeet opgevangen.

Oortwolk

Op een afstand tussen ongeveer 10.000 en 100.000 AE rond de Zon (0,1–2 lichtjaar) zou zich een bolvormig gebied bevinden vanwaaruit kometen het zonnestelsel binnendringen. Dat gebied wordt de Oortwolk genoemd. Het is mogelijk dat enkele planetoïden, zoals Sedna en (87269) 2000 OO₆₇, die een zeer elliptische baan hebben met een grootste afstand tot de Zon van ongeveer 1000 AE, uit dat gebied afkomstig zijn.

Zoektocht

De wet van Titius-Bode uit 1766 was de aanleiding om op zoek te gaan naar een planeet tussen Mars en Jupiter. Het is een wiskundige formule opgesteld aan de hand van de waargenomen plaatsen van de planeten zonder wetenschappelijk basis. Op basis van deze aanname zette Franz Xaver von Zach in 1800 een van de eerste internationale wetenschappelijke onderzoeksprogramma's op touw, dat bekend is geworden onder de naam Himmelspolizey. Men zocht naar een kleine planeet, anders was die planeet reeds lang ontdekt. Men ontdekte echter niet één planeet tussen Mars en Jupiter, maar verschillende planetoïden.

• Op 1 januari 1801 ontdekte de sterrenkundige Giuseppe Piazzi in Palermo de eerste planetoïde in het sterrenbeeld Stier: (1) Ceres. Men dacht de gezochte planeet gevonden te hebben.
• In 1802 ontdekte Heinrich Olbers in het sterrenbeeld Maagd onverwacht de tweede planetoïde: (2) Pallas. Men ging toen op zoek naar nog meer planetoïden.
• Op 1 september 1804 werd in het sterrenbeeld Vissen de derde planetoïde gevonden door Ludwig Harding: (3) Juno.
• Op 28 maart 1807 ontdekte Olbers de vierde planetoïde: (4) Vesta. Daarna duurde het tot 1845 voor de volgende planetoïde gevonden werd door Karl Ludwig Hencke.

Het ging daarna snel:

• 1900: 450 planetoïden gevonden
• september 1980: 2289
• december 1989: 4295
• eind 1995: 29 000
• eind 2000: 108 000
• eind 2005: 305 000
• mei 2022: reeds van 1.113.527 planetoïden is de baan bekend.

Tegenwoordig is de zoektocht naar planetoïden weer actueel door het gevaar van planetoïden die met de Aarde zouden kunnen botsen. LINEAR, NEAT, Spacewatch en andere zoekprojecten houden zich continu bezig met het volgen en catalogiseren van de planetoïden. Het aantal geobserveerde planetoïden per observator wordt bijgehouden: zie externe link "Ontdekkers van planetoïden". Meer dan de helft, 47.899 van de 90.154 (22 nov. 2004) zijn gevonden door het LINEAR-project. Iedereen mag meewerken aan het zoeken naar nieuwe planetoïden, mits hij over de nodige apparatuur beschikt en de opgelegde regels volgt. Een nieuwe observatie moet minimum twee nachten gedurende 30 minuten gebeuren.

Aantal

Volgens de maandelijks bijgewerkte gegevens van het Minor Planet Center van de IAU (zie externe links) was de stand van zaken op 25 januari 2005 als volgt :

• Er waren 27.193.909 observaties van planetoïden en kometen (dat wil zeggen, precieze metingen van de positie aan de hemel; hiervan zijn een 10.000-tal dubbel geteld.)

In januari 2022 was het aantal waarnemingen 374,8 miljoen.

• Hiervan waren 26.929.248 planetoïden (de rest betreft kometen), waarvan 18.923.021 genummerde en 8.006.227 niet genummerde planetoïden.
• Voor 264.447 planetoïden was de baan bepaald. Hiervan waren er 96.154 planetoïden die een nummer gekregen hadden, 103.053 die bij meerdere opposities zijn waargenomen (M-Opp) en 65.240 planetoïden met een één-oppositiebaan (1-Opp).

In 2023 was de baan bepaald voor 1.251.417 planetoïden, waarvan 619.999 een nummer hadden.

• Slechts 12.065 van deze 264.447 planetoïden hadden in 2005 een naam gekregen.

Het aantal planetoïden in het zonnestelsel is niet constant:

• planetoïden kunnen uit elkaar spatten door inslag van een andere planetoïde en veel nieuwe kleinere planetoïden vormen.
• door inslag van andere planetoïden kan de baan van de planetoïde veranderd worden, weg uit het zonnestelsel.
• door inwerking van een ander planetenstelsel kunnen planetoïden uit het zonnestelsel gerukt worden.
• planetoïden kunnen inslaan op planeten of verbranden tijdens het indringen van een atmosfeer.

Inslag van een planetoïde op de Aarde

Het massaal uitsterven van diersoorten 65 miljoen jaar geleden wordt toegeschreven aan de inslag van een middelgrote planetoïde. Vooral de ex-astronaut Rusty Schweickart heeft aangedrongen op een VN-commissie die de dreiging van planetoïden onder de loep moet nemen en tot eventuele maatregelen moet besluiten, zoals het sturen van een ruimtemissie om de planetoïde uit zijn baan te brengen.

In oktober 2008 werd vanuit de Verenigde Staten voor het eerst een vermoedelijke "inslag" van een slechts kort tevoren ontdekte, de Aarde naderende kleine planetoïde gemeld. Het betrof het object genaamd 2008 TC₃, vermoedelijk met de omvang van niet meer dan een personenauto, die boven noordelijk Soedan in de atmosfeer zou exploderen met een kinetische energie-equivalent van 1.000 of 2.000 ton TNT. De melding had betrekking op een planetoïde die de voorgaande nacht ontdekt was door Richard Kowalski en anderen op een observatorium in Arizona. Peter Brown, een meteoor-onderzoeker aan de Universiteit van West Ontario in Canada, meldde dat de explosie geregistreerd was door een ultrageluid-sensor van het International Monitoring System dat dient voor de detectie van kernwapenexlosies. Op beelden van de ESA-weersatelliet zou de gebeurtenis ook waargenomen zijn. Zdenek Charvat van het Tsjechisch Hydrometeorologisch Instituut ontdekte als eerste de flits op de Meteosat-opnamen.

Risicofactoren

De kans op en de gevolgen van een inslag van een planetoïde worden bepaald door het aantal planetoïden met een baan die in de buurt van de aardbaan komt, de snelheid van de planetoïden en hun massa (dus hun kinetische energie), hun samenstelling (makkelijker of minder makkelijk verbrandbaar tijdens hun tocht in de atmosfeer) en hun grootte (al of niet volledig verbrand tijdens hun tocht door de atmosfeer). Het risico (inslagkans maal mogelijke gevolgen) van een mogelijke inslag wordt uitgedrukt in de schaal van Torino en in de Palermo Technical Impact Hazard Scale. Een zware inslag kan niet alleen grote plaatselijke schade veroorzaken, maar zelfs het milieu totaal veranderen, bijvoorbeeld door grootschalige bosbranden en effecten door de enorme stofuitstoot in de atmosfeer. Dit laatste kan een inslagwinter tot gevolg hebben.

• Aardscheerders. Een lijst van planetoïden die de Aarde dicht naderen is beschikbaar op de websites van het Minor Planet Center en van de NASA. Er werden van 1995 tot 2002 optische flitsen waargenomen door satellieten, die afkomstig zijn van planetoïden van 50-100 meter die in de atmosfeer ontploffen. Men schat nu dat de Aarde eenmaal per jaar geraakt wordt door een planetoïde die een energie doet vrijkomen van 5 kiloton TNT. Planetoïden, zoals die van de Toengoeska-explosie die 2000 vierkante kilometer van het Siberisch woud met de grond gelijk maakte in 1908, en die een energie van 10 megaton TNT liet vrijkomen, hebben een frequentie van eenmaal in de duizend jaar. Vroegere observaties van op de Aarde gaven een frequentie van eenmaal in de 300 jaar.
• De snelheid. Het gevaar van de planetoïden is niet in de eerste plaats de grootte, maar wel de snelheid waarmee ze de Aarde kunnen bereiken, namelijk tot meer dan 20 km/s. Door de enorme kinetische energie, evenredig met de snelheid in het kwadraat, kunnen ze een grote krater slaan, waarbij grote hoeveelheden stof, gruis en gesmolten materiaal de atmosfeer in worden geworpen. Indien de inslag in zee is, bestaat het risico van vernietigende tsunami's.
• De samenstelling en de grootte van de planetoïden. Sommige materialen fragmenteren en verbranden erg makkelijk bij het binnendringen van de atmosfeer. IJzerrijke planetoïden fragmenteren minder makkelijk in de atmosfeer en zullen eerder op de Aarde neerslaan. Afhankelijk van de grootte en de samenstelling kan de planetoïde uit elkaar spatten vooraleer ze de grond bereikt, waardoor het rampgebied veel groter kan worden indien het op lagere hoogte gebeurt.

Bescherming

De eerste bescherming is natuurlijk het gevaar op voorhand onderkennen. Daarom wordt een inventaris gemaakt van zo veel mogelijk planetoïden met systemen zoals het Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System. Er is een lijst van planetoïden die het grootste gevaar voor een inslag opleveren. Veel planetoïden kaatsen echter te weinig licht terug en worden zeer laat of niet ontdekt.

• Indien een grote planetoïde op tijd wordt ontdekt kan overwogen worden hem te verbrijzelen met een atoomwapen. Dit wapen zou de planetoïde echter in veel kleinere stukken kunnen verdelen, waardoor het rampgebied veel groter zou worden. Bovendien zouden de brokstukken radioactief worden.
• Door het atoomwapen op een afstand van de planetoïde te laten ontploffen zou door de druk de baan van de planetoïde afgebogen kunnen worden. Voor een planetoïde met een zeer poreuze structuur zou die baancorrectie echter bijna nihil zijn.
• Een derde mogelijkheid is een groot 'vergrootglas' op de meteoor te richten. Door een gebundelde zonnestraal op de planetoïde te richten gedurende verschillende jaren zou de planetoïde voldoende van zijn baan kunnen afwijken, zodat hij de Aarde op een veilige afstand passeert.
• Een andere mogelijkheid is het veranderen van de baan door een botsing met een ruimtevaartuig. Dit is in oktober 2022 op grote afstand van de Aarde met succes getest door Double Asteroid Redirection Test (DART), die de baan van de maan Dimorphos van (65803) Didymos veranderde.

Geen inslag van een planetoïde op Mars

Eind december 2007 werd uitgekeken naar een mogelijke inslag van een planetoïde, 2007 WD₅, op Mars. De planetoïde werd pas in november 2007 ontdekt en zou mogelijk op 30 januari 2008 inslaan op Mars. Het zou de eerste inslag van een planetoïde zijn op een planeet die waargenomen wordt, aangezien tot nu toe alleen een inslag van een komeet is waargenomen; tussen 16 en 22 juli 1994 werd de inslag van restanten van Shoemaker-Levy 9 op Jupiter waargenomen. Op 11 januari 2008 berichtte NASA echter dat er geen inslag zou plaatsvinden.