Twee weken geleden wijdde ik de “Special Topics”-presentatie aan het onderwerp van asteroïden in de buurt van de aarde. Tot bijna het einde van de 19e eeuw draaiden alle meer dan 400 asteroïden die tot dan toe waren ontdekt in een baan binnen de “asteroïdengordel” tussen Mars en Jupiter, en de astronomen uit die tijd waren dan ook nogal verbaasd toen er een asteroïde werd gevonden die de aarde van heel dichtbij kon naderen. Zoals ik in die presentatie heb besproken, hebben we in de eeuw en een kwart eeuw die sindsdien is verstreken ontdekt dat er een vrij grote populatie asteroïden bestaat in de ruimte nabij de Aarde, en ook in andere gebieden van het zonnestelsel.
De asteroïde die deze paradigmaverschuiving zou veroorzaken werd ontdekt op 13 augustus 1898 door Gustav Witt aan de Berlijnse sterrenwacht in Duitsland – op een foto die hij van de asteroïde (185) Eunike had genomen voor astrometrische doeleinden – en onafhankelijk diezelfde nacht door Auguste Charlois aan de sterrenwacht van Nice in Frankrijk. Berekeningen toonden spoedig aan dat de planetoïde (185) Eunike in een kleine, matig langgerekte baan (excentriciteit 0,223) met een periode van slechts 1,76 jaar (21 maanden) reist, die haar op 1,133 AE van de zon brengt bij perihelium en tot 1,783 AE – iets voorbij de baan van Mars – bij aphelium. Uit deze berekeningen bleek ook dat hij de aarde af en toe redelijk dicht kon naderen, want in januari 1894, 4½ jaar voor zijn ontdekking, was hij nog maar 0,152 AE van de aarde verwijderd. (De pas ontdekte asteroïde kreeg de naam Eros, naar de Griekse god van de liefde.
Eros bleek al snel periodieke kortetermijnvariaties in zijn helderheid te vertonen, die duiden op rotatie en op zijn langwerpige vorm. In 1913 had Solon Baley in Harvard een nauwkeurige rotatieperiode vastgesteld, waarvan nu vaststaat dat die 5 uur en 16 minuten bedraagt. Zijn afmetingen zijn nu nauwkeurig vastgesteld op 34 km bij 11 km bij 11 km, en wanneer hij zo is georiënteerd dat we hem “op de pool” zien staan, kan zijn helderheid variëren met wel 1,5 magnitudes.
Tijdens de eerste decennia na zijn ontdekking zou Eros een sleutelrol spelen in ons begrip van het totale heelal. Hij staat zo dicht bij de aarde dat waarnemers op verschillende locaties een meetbare parallax kunnen bepalen, en dus een nauwkeurige afstand tot hem. Door toepassing van de Derde Wet van Kepler en de Wet van de Universele Gravitatie van Isaac Newton (waaruit de Derde Wet van Kepler kan worden afgeleid) kan vervolgens een nauwkeurige schatting van de totale massa van het Aarde-Maan systeem worden bepaald, en – nog fundamenteler – een nauwkeurige meting van de exacte grootte van een Astronomische Eenheid. Dit legt op zijn beurt een solide basis voor de bepaling van afstanden voor objecten in het zonnestelsel, en ook voor parallaxmetingen en daaruit voortvloeiende afstandsbepalingen voor nabije sterren. Dit zijn de eerste “sporten” van de “kosmische ladder” waarmee het vervolgens mogelijk is afstanden te bepalen tot objecten in het gehele heelal.
Eros maakte een matig dichte nadering van de aarde (0,315 AE) in december 1900, en Arthur Hinks van de Universiteit van Cambridge was in staat om parallaxmetingen te gebruiken die toen werden verkregen om een redelijk nauwkeurige bepaling van een AE te maken. Toen Eros na zijn ontdekking in januari 1931 voor het eerst de Aarde naderde tot op 0,174 AE, kon de Britse astronoom Harold Spencer Jones (die spoedig Astronomer Royal zou worden, de directeur van de Koninklijke Sterrenwacht in Greenwich) de bepaling van de exacte grootte van een AE tot op vrij grote hoogte verfijnen. Deze bepaling bleef de bepalende waarde van een AE totdat radarmetingen aan het eind van de jaren zestig, en daarna metingen met ruimteschepen, haar verdrongen. De exacte waarde van een AE is nu vastgesteld op 149.597.870,7 km (92.955.807,3 mijl).
Op 23 januari 1975 passeerde Eros 0,151 AE van de Aarde, het dichtste dat hij sinds zijn ontdekking bij onze planeet is gekomen, en daarbij werd hij 7e magnitude helder. Die ontmoeting maakte het mogelijk om de meest nauwkeurig bepaalde waarden van de rotatieperiode vanaf dat moment te bepalen, evenals van de fysieke afmetingen van Eros. Op de avond na zijn dichtste nadering occulteerde Eros de 4-magnitude ster Kappa Geminorum, een van de vroegste en meest gepubliceerde gebeurtenissen van deze aard; de occultatie werd met succes waargenomen vanaf locaties in Massachusetts en Connecticut en deze gebeurtenis leverde onder andere waardevolle lessen op in de kunst van het voorspellen van dergelijke voorvallen.
De nadering van Eros tot de aarde in 1975 was een belangrijke gebeurtenis voor mij persoonlijk, omdat het in een zeer reële zin mijn “doorbraak” astronomische studie produceerde. Ik zat toen in de brugklas (11e klas) en onder begeleiding van de plaatselijke amateurastronoom Phil Simpson – die anderhalf jaar geleden is overleden – kreeg ik toegang tot het observatorium van het plaatselijke schooldistrict (waar een 32-cm reflector stond) en kon ik op zijn voorstel een aantal wetenschappelijke waarnemingen aan Eros doen. Deze omvatten een meting van zijn rotatieperiode via waarnemingen van zijn helderheidsvariaties, een bepaling van zijn helderheidsparameters, en ik waagde zelfs een poging om het pad van de occultatie van Kappa Geminorum te voorspellen. Ik deed mee aan de wetenschapsbeurscompetitie, en tot mijn grote vreugde won ik de eerste plaats in de afdeling Aard- en ruimtewetenschappen op de lokale, regionale en nationale wetenschapsbeurzen, evenals verschillende andere prijzen. Nog belangrijker was dat ik Herb Beebe ontmoette, de toenmalige voorzitter van het departement astronomie aan de New Mexico State University (die een van de juryleden was op de regionale beurs); ons daaropvolgend gesprek mondde uit in een langdurige vriendschap die op zijn beurt een niet onbelangrijke rol speelde in mijn beslissing om meer dan tien jaar later aan de NMSU te gaan afstuderen. Overigens stond op de display van mijn Science Fair-project een zwart gespoten boomstam, gemonteerd op een voetstuk van een vogelbad, als afbeelding van Eros; dit was om zowel de langwerpige vorm als het donkere oppervlak van Eros aan te tonen.
Eros zou tegen het einde van de 20e eeuw opnieuw in het nieuws komen, aangezien het de bestemming was van NASA’s Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR)-missie – later omgedoopt tot “NEAR Shoemaker” ter ere van de beroemde planetaire geoloog Eugene “Gene” Shoemaker, die in juli 1997 bij een auto-ongeluk om het leven kwam. NEAR Shoemaker werd gelanceerd vanaf Cape Canaveral, Florida op 17 februari 1996, en na een ontmoeting met de hoofd-riem asteroïde (253) Mathilde op 23 juni 1997 en een zwaartekracht-ondersteunende flyby van de Aarde op 23 januari 1998, was het de bedoeling om aan te komen bij en in een baan rond Eros te worden gebracht in januari 1999. Helaas moest dit een jaar worden uitgesteld door een afgebroken motorbrand in december 1998, hoewel NEAR Shoemaker later in december een verre flyby van Eros (3800 km) kon maken.
NEAR Shoemaker kwam in februari 2000 aan bij Eros en ging op 14 februari met succes in een baan eromheen. In de daaropvolgende twaalf maanden draaide NEAR Shoemaker op verschillende afstanden en in verschillende baanconfiguraties om Eros, waarbij het oppervlak uitgebreid werd gefotografeerd en in kaart gebracht en talrijke wetenschappelijke metingen werden verricht. Naast vele andere kenmerken tonen de beelden een grote krater, sindsdien Charlois Regio genoemd, die het gevolg lijkt te zijn van een inslag die ongeveer een miljard jaar geleden plaatsvond; deze gebeurtenis lijkt verantwoordelijk te zijn voor de vele grote rotsblokken die over Eros’ oppervlak verspreid liggen en voor het ontbreken van kleine kraters over een aanzienlijk percentage van het oppervlak. Na een jaar, en toen zijn voorraad manoeuvreerbrandstof op begon te raken, daalde NEAR Shoemaker op 12 februari 2001 af naar Eros en maakte een zachte landing op het oppervlak – en werd daarmee het eerste ruimtevaartuig dat een succesvolle zachte landing maakte op een asteroïde of een ander klein lichaam. Het bleef nog twee weken gegevens verzenden voordat het werd stilgelegd.
Sinds die tijd is Eros nog twee keer dicht bij de aarde geweest: een van 0,179 AE op 31 januari 2012 en de andere was 0,209 AE op 15 januari 2019. Het nadert de aarde niet opnieuw voor geruime tijd, hoewel vanwege zijn relatieve nabijheid en grote omvang het vaak niettemin zonder veel problemen detecteerbaar is onder geschikte omstandigheden; bijvoorbeeld, zal het 13e magnitude zijn, en toegankelijk aan de ochtendhemel, wanneer het begin november dit jaar op perihelium is, en zal het 12e magnitude zijn wanneer het de volgende keer op oppositie is, medio juni 2021, op welk moment het drie maanden verwijderd zal zijn van aphelium.
Eros zal de aarde weer naderen op 24 januari 2056, wanneer hij 0,150 AE van onze planeet zal passeren – marginaal dichterbij dan zijn nadering in 1975. Ik ben dan 97 jaar oud, en toen ik dit op de middelbare school aan een paar wetenschapsvrienden vertelde, zei een van hen gekscherend dat ik er dan misschien nog een Science Fair project over kon maken. Ik denk dat we dat nog wel zullen moeten zien …. Maar misschien kunnen de studenten uit die tijd hun eigen onderzoek doen naar Eros wanneer die nadert. En misschien kunnen sommigen van hen dat zelfs doen door er naar toe te reizen en waarnemingen te doen vanaf het oppervlak…
Meer van Week 4:
Deze Week in de Geschiedenis Komeet van de Week Gratis PDF Download Woordenlijst
IJs en Steen 2020 Home Page