משפחת אסטרואידים

תרשים של נתוני אסטרואידים ממוספרים: אורך ציר ראשי (ביחידות אסטרונומיות) על ציר X לעומת נטיית מסלול (במעלות) על ציר Y בנטרול השפעות סביבתיות. משפחות אסטרואידים נראות כצבירים מודגשים. פערי קירקווד בולטים מחלקים את אזור הליבה (A, B+C, D, E+F+G)

משפחת אסטרואידים היא קבוצת אסטרואידים ממוצא משותף שחולקים מסלולי הקפה דומים מבחינת ציר ראשי, אקסצנטריות ונטיית מסלול. מעריכים שמקור רוב המשפחות הוא בהתנגשות בין גופים שמימיים. מושג כללי יותר הוא 'קבוצת אסטרואידים' שלחבריו אין מוצא משותף למרות שהם חולקים מספר מאפיינים במסלול ההקפה.

גילוי

האסטרונום היפני קיוצוגו היראיאמה היה הראשון שזיהה משפחת אסטרואידים. ב-1918 הוא מצא שהדמיון במסלולם של מספר רב של אסטרואידים אינו יכול להיות יד המקרה וקבע שחייב להיות להם מוצא משותף. הוא שיער שחברי המשפחה הם שרידיה של התנגשות בדומה להשערת ההתנגשות הענקית. חמש המשפחות שזיהה נקראות על שמו משפחות היראיאמה.

התגלית לא הייתה טריביאלית היות שלכל אחד מהאסטרואידים המרכיבים משפחה יש מאפייני מסלול המשתנים במעט במחזוריות של אלפי ועשרות אלפי שנים ( באנגלית: osculating orbit ). הסיבה לכך היא מידת השפעה שונה של כוחות הכבידה באזור (בעיקר של צדק) ונקיפה שונה בעת התקרבות לפריהליון. היראיאמה היה הראשון שנטרל השפעות אלה מהנתונים, אם כי לא לחלוטין, וכך הוכיח שלאורך מיליוני שנים נתוני המסלול של חברי המשפחה נותרים דומים (באנגלית: proper orbit).

התרחבות והצטמצמות המושג

ב-1951 המשיך דירק ברואר (Dirk Brouwer) את מחקרו של היראיאמה, אישר את קיומן של משפחות היראיאמה והוסיף להן אחרות. עד 1990 מחקרים אחרים, המבוססים על בסיסי נתונים שונים אך שכללו מידה של סובייקטיביות בפירוש שניתן להם, הציעו רשימות של משפחות נוספות, מה שהוביל בסופו של דבר לאי-התאמות וסתירות. ב-1969 ג'יימס ר. ארנולד (James R. Arnold) הניח שאסטרואידים שמאפייני מסלולם מראים ריכוזיות בהתפלגות פואסון, שייכים לאותה משפחה. ב-1971 שופרה עבודתו כך שתתאים לתוצאותיו של ברואר וב-1978 היא הותאמה גם למשפחות היראיאמה. ב-1979 קוזאי (Kozai) מצא שקיימת מידה רבה של שרירותיות בטכניקה זו ויחד עם אי ההתאמות בין התוצאות השונות הוטל ספק בנוגע לאמינות המשפחות החדשות. לכן, רק משפחות היראיאמה נלקחות בחשבון למחקרים פיזיקליים. מחקרים אחרי 1989 הראו אי התאמה כימית במשפחות החדשות מה שמבטל אפשרות למוצא משותף.

איתור משפחות נעשה היום בעזרת מחשב ועל ידי אלגוריתמים כגון:

HCM - שיטת הקבצה היררכית (Hierarchical Clustering Method): איתור לפי השכן הקרוב ביותר למסלול
WAM - שיטת בדיקה של Wavelet ‏(Wavelet Analysis Method): חיפוש צפיפויות חריגות במסלול

מספר, שוני ומיקום

קיימות בין 20 ל-30 משפחות המוכרות באורח אמין ועוד כמה עשרות קבוצות נוספות שמאפייניהן המשותפים מוטלים בספק. מספר החברים בכל משפחה משתנה מעשרה לערך במשפחות קומפקטיות ועד מספר מאות. המשפחות הגדולות כוללות מספר לא ידוע של גופים קטנים נוספים שטרם זוהו או נבדקו. מניחים ששליש מחגורת האסטרואידים משתייך למשפחה כלשהי.

מירב המשפחות נמצאות בחגורת האסטרואידים גם אם חלקן כמו משפחת פאלאס, משפחת הונגריה או משפחת פוֹקֵאָה מראות נטיית מסלול העולה על זו של מישור החגורה או שהציר הראשי שלהן קטן מזה של החגורה. מספר מחקרים מצביעים על קיומן של משפחות בין האסטרואידים הטרויאנים.

שייכותם של אסטרואידים הנמצאים בגבולות הקבוצה אינה ודאית ולכן מספר החברים המדויק במספר רב של משפחות איננו ידוע. כמו כן יש אסטרואידים זרים הנמצאים ברקע, בקרבת מסלול המשפחה ואשר יכולים לחדור גם למרחבה המוגדר. בדיקת תכונות ספקטראליות שמגלות את הרכב האסטרואיד עשויה להצביע אם הוא שייך למשפחה או לא. דוגמה בולטת מהווה קרס, האסטרואיד הגדול מכולם, שנמצא במשפחת גלפיון ואשר פעם נקראה 'משפחת קרס'.

משפחה אחת זוהתה סביב כוכב הלכת הננסי הָאוּמִיָה שמעבר למסלולו של נפטון.

מוצא והתפתחות

המשפחות נוצרות כתוצאה מהתנגשויות בין אסטרואידים. במירב המקרים הגוף שיוצר אותם מתפרק לחלוטין, אך קיימות משפחות שמוצאן מגוף ראשי ומחומרים שניטחו ממנו בזמן התנגשות. ההתנגשות הותירה בגוף המרכזי מכתש. דוגמה לכך הן המשפחות וֶסְטָה, משפחת פאלאס, היגְיָה ומאסאליה. במשפחות אלה יש גוף אחד גדול וצביר אסטרואידים קטנים. למשפחות אחרות כדוגמת משפחת פלוֹרה יש מבנה פנימי מורכב שניתן להסבר רק על ידי מספר התנגשויות שקרו באותו אזור של החלל בזמנים שונים. תהליך ההיווצרות המתואר מסביר את ההרכב הגאולוגי הדומה של גופים מאותה משפחה. יוצאת דופן היא משפחת וסטה שנוצרה מגוף בו הספיקה להיעשות דיפרנציאציה גאולוגית.

גילן הממוצע של המשפחות הוא מיליארד שנה, תקופה קצרה בהרבה מגילה של מערכת השמש. לכן סביר להניח שהן שיירים של הערפילית שקדמה למערכת זו. היעלמותן ההדרגתית של המשפחות קורית על ידי התפזרותם בתוך מסלול הגופים הקטנים יותר עקב אפקט יארקובסקי שדוחף אותם לתהודה מסלולית עם שדה הכבידה של צדק ולהפרעות מסלול הנגרמות על ידי צדק וגופים גדולים אחרים. האסטרואידים הגדולים ממשיכים להצטמצם בגודלם עקב התנגשויות נוספות. מכאן עולה ההשערה שבמשפחות העתיקות מספר הגופים הקטנים היה נמוך יותר ועל כך מתבססת השיטה לחישוב גיל המשפחות הקיימות היום. התוצאות שחושבו מראות גילאים הנעים בין מיליוני שנים, כמו במקרה של משפחת קארין, למאות מיליוני שנים.

מניחים שהמשפחות העתיקות ביותר איבדו את כל חבריהן הקטנים והבינוניים כמו משפחות מטיס ואמלטאה. עדות נוספת למשפחות עתיקות שהתפזרו ונעלמו מגיעה מבדיקות של יחסי היסודות הכימיים במטאוריטים ברזליים. בדיקות אלו מאששות את קיומם של חמישים עד מאה גופים גדולים דיים שגלעינם הגאולוגי נחשף בשרשרת התנגשויות ויצר את המטאוריטים הנופלים כיום.

רשימת משפחות אסטרואידים

משפחות עם 1000 חברים או יותר

שם משפחה		אורך ציר ראשי ב-UA		אקסצנטריות		נטיית מסלול
שם	מספר חברים	מינימום	מקסימום	מינימום	מקסימום	מינימום	מקסימום
(4) וסטה Vesta	7865	2,256	2,482	0,080	0,127	0,100	0,132
(5) אסטראאה Astraea	2120	2,552	2,610	0,146	0,236	0,054	0,095
(10) היגיאה Hygiea	2402	3,067	3,241	0,100	0,166	0,073	0,105
(15) אאונומיה Eunomia	6845	2,521	2,731	0,117	0,181	0,203	0,256
(20) מאסאליה Massalia	4758	2,335	2,474	0,145	0,175	0,019	0,033
(24) תמיס Themis	3950	3,062	3,240	0,114	0,192	0,009	0,048
(93) מינרווה Minerva	1833	2,720	2,816	0,115	0,155	0,147	0,169
(135) הרתה Hertha	11 428	2,288	2,478	0,134	0,206	0,032	0,059
(145) אדאונה Adeona	1399	2,573	2,714	0,153	0,181	0,193	0,213
(158) קורוניס Koronis	5601	2,816	2,985	0,016	0,101	0,029	0,047
(170) מריה Maria	2030	2,523	2,673	0,067	0,128	0,231	0,269
(221) אאוס Eos	10 336	2,950	3,146	0,022	0,133	0,148	0,212
(434) הונגריה Hungaria	1117	1,883	1,988	0,051	0,097	0,344	0,378
(490) וריטס Veritas	1136	3,143	3,196	0,049	0,079	0,151	0,172
(668) דורה Dora	1101	2,744	2,811	0,188	0,204	0,129	0,143
(847) אגנייה Agnia	2033	2,713	2,819	0,063	0,083	0,056	0,076
(1040) קלומפקאה Klumpkea	1096	3,083	3,174	0,176	0,217	0,279	0,298
(1726) הופמייסטר Hoffmeister	1315	2,754	2,818	0,041	0,053	0,066	0,088
(2076) לווין Levin	1145	2,254	2,323	0,130	0,153	0,088	0,106

משפחות עם 101 עד 1000 חברים

שם משפחה		אורך ציר ראשי ב-UA		אקסצנטריות		נטיית מסלול
שם	מספר חברים	מינימום	מקסימום	מינימום	מקסימום	מינימום	מקסימום
(25) פוקאה Phocaea	944	2,261	2,415	0,160	0,265	0,366	0,425
(31) אאופרוזין Euphrosyne	968	3,082	3,225	0,150	0,231	0,431	0,459
(87) סילוויה Sylvia	139	3,459	3,564	0,046	0,073	0,162	0,179
(110) לידיה Lydia	729	2,696	2,779	0,026	0,061	0,084	0,106
(163) אריגונה Erigone	392	2,332	2,374	0,200	0,218	0,081	0,098
(173) אינו Ino	154	2,708	2,770	0,159	0,180	0,229	0,239
(179) קליטמנסטרה Klytaemnestra	366	2,955	3,015	0,053	0,080	0,148	0,159
(194) פרוקנה Prokne	252	2,522	2,691	0,154	0,196	0,293	0,315
(283) אמה Emma	369	3,029	3,084	0,107	0,124	0,155	0,166
(293) ברזיליה Brasilia	443	2,832	2,872	0,119	0,133	0,256	0,264
(298) באפטיסטינה Baptistina	131	2,261	2,288	0,146	0,161	0,100	0,114
(302) קלריסה Clarissa	143	2,385	2,418	0,104	0,111	0,056	0,060
(375) אורסולה Ursula	502	3,096	3,241	0,059	0,130	0,264	0,299
(396) אאוליה Aeolia	242	2,731	2,750	0,164	0,170	0,057	0,062
(480) הנזה Hansa	839	2,538	2,721	0,008	0,101	0,364	0,385
(507) לאודיקה Laodica	149	3,124	3,207	0,049	0,075	0,181	0,198
(569) מיזה Misa	389	2,623	2,693	0,169	0,183	0,035	0,045
(606) בראנגנה Brangäne	153	2,573	2,594	0,179	0,183	0,166	0,168
(752) סולאמיטיס Sulamitis	158	2,421	2,484	0,084	0,095	0,085	0,092
(778) תאובאלדה Theobalda	229	3,158	3,191	0,240	0,261	0,243	0,253
(808) מרקסיה Merxia	805	2,705	2,805	0,125	0,143	0,080	0,093
(845) נעמה Naëma	253	2,917	2,953	0,029	0,041	0,205	0,209
(883) מאטראניה Matterania	132	2,213	2,259	0,140	0,151	0,092	0,102
(945) ברצלונה Barcelona	219	2,599	2,659	0,190	0,289	0,506	0,521
(1128) אסטריד Astrid	389	2,754	2,817	0,045	0,053	0,008	0,018
(1298) נוקטורנה Nocturna	143	3,088	3,220	0,105	0,123	0,104	0,123
(1303) לותרה Luthera	179	3,193	3,236	0,106	0,144	0,310	0,337
(1338) דופונטה Duponta	104	2,259	2,302	0,119	0,130	0,075	0,091
(1547) נלה Nele	108	2,641	2,650	0,267	0,270	0,211	0,212
(1658) אינס Innes	558	2,546	2,626	0,165	0,185	0,123	0,142
(1911) שובארט Schubart	280	3,964	3,967	0,159	0,222	0,041	0,055
(3330) גאנטריש Gantrisch	600	3,123	3,174	0,184	0,212	0,171	0,184
(3815) קניג König	283	2,563	2,583	0,138	0,143	0,145	0,164
(3827) זדנחורסקי Zdeněkhorský	671	2,705	2,768	0,082	0,096	0,080	0,094
(5026) מארטס Martes	346	2,368	2,415	0,200	0,217	0,082	0,096
(10955) האריג Harig	428	2,671	2,739	0,005	0,026	0,100	0,113
(12739) 1992 DY₇	240	2,682	2,746	0,047	0,060	0,031	0,041
(13314) 1998 RH₇₁	146	2,756	2,801	0,170	0,183	0,069	0,078
(18466) האקודאטה Hakodate	155	2,763	2,804	0,171	0,182	0,229	0,236
(19466) דארסידיגל Darcydiegel	125	2,724	2,761	0,007	0,020	0,103	0,111

משפחות עד 100 חברים

שם משפחה		אורך ציר ראשי ב-UA		אקסצנטריות		נטיית מסלול
שם	מספר חברים	מינימום	מקסימום	מינימום	מקסימום	מינימום	מקסימום
(2) פאלאס Pallas	38	2,756	2,791	0,254	0,283	0,531	0,550
(63) אאוסוניה Ausonia	70	2,383	2,401	0,118	0,127	0,107	0,118
(96) אגלה Aegle	100	3,036	3,070	0,176	0,189	0,280	0,289
(148) גליה Gallia	95	2,712	2,812	0,116	0,150	0,420	0,430
(159) אמיליה Aemilia	45	3,091	3,131	0,111	0,117	0,084	0,090
(410) כלוריס Chloris	93	2,713	2,761	0,238	0,265	0,146	0,160
(618) אלפרידה Elfriede	46	3,177	3,200	0,056	0,059	0,270	0,277
(729) ווטסוניה Watsonia	75	2,720	2,814	0,110	0,144	0,294	0,305
(780) ארמניה Armenia	41	3,085	3,129	0,060	0,074	0,310	0,314
(1118) האנסקיה Hanskya	77	3,145	3,246	0,035	0,059	0,252	0,266
(1189) טרנטיה Terentia	38	2,904	2,936	0,071	0,075	0,192	0,194
(1222) טינה Tina	68	2,769	2,803	0,068	0,113	0,350	0,359
(2782) לאונידאס Leonidas	92	2,657	2,701	0,185	0,197	0,061	0,072
(2967) ולאדיסוייאט Vladisvyat	52	3,150	3,224	0,092	0,124	0,295	0,303
(3110) ווגמאן Wagman	86	2,554	2,592	0,134	0,145	0,049	0,065
(3438) אינאראדאס Inarradas	34	3,036	3,067	0,176	0,186	0,249	0,255
(3460) אשקובה Ashkova	52	3,159	3,218	0,187	0,209	0,016	0,028
(3489) לוטי Lottie	57	2,390	2,413	0,090	0,096	0,103	0,109
(3811) קארמה Karma	49	2,547	2,579	0,101	0,110	0,185	0,190
(4945) איקנוזני Ikenozenni	71	2,570	2,596	0,235	0,244	0,087	0,096
(5651) טרוורסה Traversa	42	3,097	3,166	0,112	0,128	0,231	0,241
(6124) מקלנבורג Mecklenburg	57	3,966	3,967	0,186	0,212	0,146	0,159
(6138) האטון Hutton	48	2,343	2,357	0,204	0,215	0,039	0,045
(6769) ברוקוף Brokoff	45	2,398	2,431	0,148	0,155	0,051	0,056
(7220) פילניקולסון Philnicholson	49	2,418	2,424	0,183	0,195	0,026	0,036
(7468) אנפימוב Anfimov	45	3,031	3,075	0,087	0,091	0,060	0,061
(7744) 1986 QA₁	78	2,635	2,670	0,069	0,075	0,042	0,049
(8737) טאקהירו Takehiro	37	3,116	3,141	0,112	0,121	0,207	0,211
(8905) בנקאקוקו Bankakuko	49	2,599	2,620	0,181	0,190	0,084	0,091
(11882) 1990 RA₃	66	2,683	2,708	0,059	0,066	0,031	0,040
(16286) 4057 P-L	68	2,846	2,879	0,038	0,047	0,102	0,111
(17392) 1981 EY₄₀	75	2,645	2,679	0,059	0,070	0,036	0,042
(18405) 1993 FY₁₂	85	2,832	2,858	0,103	0,110	0,158	0,162
(21344) 1997 EM	62	2,709	2,741	0,150	0,159	0,046	0,050
(21885) 1999 UY₂₇	42	3,079	3,112	0,026	0,035	0,184	0,188
(22241) 4072 T-3	40	3,082	3,096	0,126	0,133	0,087	0,096
(25315) 1999 AZ₈	53	2,575	2,596	0,243	0,251	0,090	0,096
(28804) 2000 HC₈₁	46	2,589	2,601	0,146	0,156	0,063	0,070
(29841) 1999 FO₁₄	53	2,639	2,668	0,052	0,059	0,033	0,040
(31811) 1999 NA₄₁	90	3,096	3,138	0,060	0,075	0,178	0,188
(32418) 2000 RD₃₃	48	2,763	2,795	0,255	0,261	0,152	0,156
(43176) 1999 XM₁₉₆	47	3,109	3,152	0,065	0,074	0,174	0,183
(53546) 2000 BY₆	47	2,709	2,735	0,170	0,174	0,247	0,251

ראו גם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא משפחת אסטרואידים בוויקישיתוף