För två veckor sedan ägnade jag presentationen ”Special Topics” åt ämnet jordnära asteroider. Fram till nästan slutet av 1800-talet kretsade alla de över 400 asteroider som hade upptäckts fram till dess inom det ”huvudsakliga asteroidbältet” mellan Mars och Jupiter, och den tidens astronomer blev ganska förvånade när man hittade en asteroid som kunde närma sig jorden ganska nära. Som jag diskuterade i den presentationen har vi under det kvartssekel som förflutit sedan dess upptäckt att det finns en ganska stor population av asteroider i den jordnära rymden och även i andra delar av solsystemet.
Asteroiden som skulle skapa detta paradigmskifte upptäcktes den 13 augusti 1898 av Gustav Witt vid Berlinobservatoriet i Tyskland – på ett fotografi som han hade tagit av asteroiden (185) Eunike i astrometriskt syfte – och oberoende av varandra samma natt av Auguste Charlois vid observatoriet i Nice i Frankrike. Beräkningar visade snart att den rör sig i en liten, måttligt avlång bana (excentricitet 0,223) med en period på endast 1,76 år (21 månader) som för den till 1,133 AU från solen vid perihelium och ut till 1,783 AU – något bortom Mars bana – vid afelium. Beräkningarna visade också att den kunde närma sig jorden ganska nära vid enstaka tillfällen, och den hade faktiskt passerat endast 0,152 AU från jorden i januari 1894, fyra och ett halvt år innan den upptäcktes. (Den nyupptäckta asteroiden fick namnet Eros, efter den grekiska kärleksguden.
Eros visade sig snart uppvisa kortvariga periodiska variationer i sin ljusstyrka, vilket tyder på rotation och att den är avlång till formen. År 1913 hade Solon Baley vid Harvard fastställt en exakt rotationsperiod, som nu är fast etablerad till 5 timmar och 16 minuter. Dess fysiska dimensioner har nu exakt fastställts till 34 km x 11 km x 11 km, och när den är orienterad så att vi ser den ”på polen” kan dess ljusstyrka variera med så mycket som 1,5 magnituder.
Under de första decennierna efter upptäckten skulle Eros spela en nyckelroll för vår förståelse av hela universum. Den kommer tillräckligt nära jorden för att observatörer stationerade på olika platser ska kunna bestämma en mätbar parallax och därmed ett exakt avstånd till den. Genom att tillämpa Keplers tredje lag och Isaac Newtons lag om universell gravitation (från vilken Keplers tredje lag kan härledas) kan det sedan bli möjligt att fastställa en exakt uppskattning av den totala massan hos jord/mån-systemet och – ännu viktigare – ett exakt mått på den exakta storleken på en astronomisk enhet. Detta skapar i sin tur en solid grund för bestämning av avstånd för objekt i solsystemet och även för parallaxmätningar och resulterande avståndsbestämningar för närliggande stjärnor. Detta är de första ”stegen” på den ”kosmiska stegen” genom vilken det sedan är möjligt att bestämma avstånden till objekt i hela universum.
Eros gjorde ett måttligt närmande till jorden (0,315 AU) i december 1900, och Arthur Hinks vid Cambridge University kunde med hjälp av de parallaxmätningar som han då fick fram göra en någorlunda noggrann bestämning av en AU. När Eros gjorde sitt första jordnära möte efter upptäckten (0,174 AU) i januari 1931 kunde den brittiske astronomen Harold Spencer Jones (som snart skulle bli kunglig astronom och direktör för det kungliga observatoriet i Greenwich) förfina bestämningen av den exakta storleken på en AU till en ganska hög grad. Denna bestämning förblev det definierande värdet för ett AU tills radarmätningar i slutet av 1960-talet, och därefter mätningar med rymdfarkoster, ersatte den. Det exakta värdet av en AU har nu fastställts till 149 597 870,7 km (92 955 807,3 miles).
Den 23 januari 1975 passerade Eros 0,151 AU från jorden, det närmaste den har kommit vår planet sedan den upptäcktes, och i samband med detta blev den lika ljusstark som 7:e magnituden. Detta möte gjorde det möjligt att fastställa de mest exakta värdena för rotationsperioden från och med den tidpunkten, liksom att bestämma Eros fysiska dimensioner. Redan kvällen efter sitt närmsta närmande ockulterade Eros stjärnan Kappa Geminorum i 4:e magnituden, en av de tidigaste och mest uppmärksammade händelserna av detta slag. Ockultationen observerades framgångsrikt från platser i Massachusetts och Connecticut och bland annat gav denna händelse värdefulla lärdomar i konsten att förutsäga sådana händelser.
Eros’ närmande till jorden 1975 var en viktig händelse för mig personligen, eftersom den i en mycket verklig mening gav upphov till min ”genombrottsstudie” av astronomi. Jag gick då i gymnasiet (11:e klass), och under ledning av den lokala amatörastronomen Phil Simpson – som gick bort för ett och ett halvt år sedan – fick jag tillgång till det lokala skoldistriktets observatorium (som innehöll en 32-cm-reflektor) och kunde, på hans förslag, genomföra flera vetenskapliga observationer av Eros. Dessa inkluderade en mätning av dess rotationsperiod via observationer av dess ljusvariationer, en bestämning av dess ljusparametrar, och jag försökte till och med förutsäga banan för ockultationen av Kappa Geminorum. Jag anmälde min undersökning till vetenskapsmässan, och till min ganska upphetsade glädje vann jag första platsen i avdelningen för jord- och rymdvetenskap vid den lokala, regionala och statliga vetenskapsmässan samt flera andra belöningar. Ännu viktigare var att jag fick träffa Herb Beebe, dåvarande ordförande för astronomiavdelningen vid New Mexico State University (och som var en av domarna vid den regionala mässan). Vårt efterföljande samtal förvandlades till en långvarig vänskap som i sin tur spelade en icke-trivial roll för mitt beslut mer än ett decennium senare att börja studera på forskarnivå vid NMSU. Förresten, på min utställning av mitt projekt för vetenskapstävlingen fanns en stock som var svartmålad och monterad på en piedestal i ett fågelbad för att föreställa Eros, för att visa både Eros långsträckta form och dess mörka yta.
Eros skulle komma in i nyheterna igen mot slutet av 1900-talet, då den var destinationen för NASA:s uppdrag NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous) – som senare döptes om till NEAR Shoemaker för att hedra den berömda planetariska geologen Eugene ”Gene” Shoemaker, som omkom i en bilolycka i juli 1997. NEAR Shoemaker sköts upp från Cape Canaveral i Florida den 17 februari 1996 och efter ett möte med huvudbältesasteroiden (253) Mathilde den 23 juni 1997 och en gravitationsassisterande förbiflygning av jorden den 23 januari 1998, planerades den att anlända till Eros i januari 1999 och placeras i en omloppsbana runt Eros i januari 1999. Tyvärr tvingade en avbruten motorbränning i december 1998 till en ettårig uppskjutning av detta, även om NEAR Shoemaker kunde göra ett avlägset förbiflyg av Eros (3800 km) senare i december.
NEAR Shoemaker anlände till Eros i februari 2000 och gick framgångsrikt in i omloppsbana runt Eros den 14 februari. Under de följande tolv månaderna kretsade NEAR Shoemaker runt Eros på olika avstånd och i olika omloppskonfigurationer och fotograferade och kartlade ytan i stor omfattning och utförde ett stort antal vetenskapliga mätningar. Bilderna visar bland annat en stor krater, som sedan dess fått namnet Charlois Regio, och som tycks bero på en nedslag som ägde rum för ungefär en miljard år sedan. Denna händelse tycks vara orsaken till att många av de stora stenblocken ligger utspridda på Eros yta och att det inte finns några små kratrar på en stor del av ytan. Efter ett år, och när dess förråd av manöverbränsle började ta slut, sänkte sig NEAR Shoemaker ner till Eros yta den 12 februari 2001 och utförde en mjuklandning på ytan – och blev därmed den första rymdfarkosten som lyckades göra en lyckad mjuklandning på en asteroid eller annan liten kropp. Den fortsatte att sända data i ytterligare två veckor innan den stängdes ner.
Sedan dess har Eros gjort ytterligare två något nära närmanden till jorden: en på 0,179 AU den 31 januari 2012 och den andra på 0,209 AU den 15 januari 2019. Den kommer inte att närma sig jorden igen på ett bra tag, även om den på grund av sin relativa närhet och stora storlek ofta ändå kan upptäckas utan större svårigheter under lämpliga förhållanden. Den kommer till exempel att ha 13:e magnitud och vara synlig på morgonhimlen när den befinner sig vid perihelium i början av november i år, och den kommer att ha 12:e magnitud när den nästa gång befinner sig vid opposition, i mitten av juni 2021, då den kommer att befinna sig tre månader från aphelium.
Eros kommer nästa gång att närma sig jorden igen den 24 januari 2056, då den passerar 0,150 AU från vår planet – marginellt närmare än när den närmade sig 1975. Jag skulle då vara 97 år gammal, och när jag påpekade detta för några av mina vetenskapsintresserade vänner när jag gick i gymnasiet svarade en av dem skämtsamt att jag kanske kunde göra ett nytt vetenskapsprojekt om det då. Det får vi väl se… Men kanske skulle eleverna från den tiden kunna göra sina egna undersökningar av Eros när den närmar sig. Och kanske skulle några av dem till och med kunna göra det genom att resa ut till den och göra observationer från dess yta … .
Mer från vecka 4:
Denna vecka i historien Veckans komet Gratis nedladdning av PDF Glossar
Is och sten 2020 Home Page