4 Веста

4 Ве́ста (символ: ) — астероїд, один із найбільших об'єктів у поясі астероїдів (середній діаметр 525 км). Відкрив 29 березня 1807 року німецький астроном Генріх Ольберс. Названий на честь Вести — богині дому й вогнища в римській міфології.

Вважається, що Веста є другим об'єктом у поясі астероїдів за масою та об'ємом після карликової планети Церери, хоч об'єм Вести (у межах похибки вимірювань) дорівнює об'єму ПалладиMarsset, M., Brož, M., Vernazza, P. et al. The violent collisional history of aqueously evolved (2) Pallas. Nat Astron 4, 569—576 (2020). https://doi.org/10.1038/s41550-019-1007-5. На Весту припадає близько 9 % маси поясу астероїдів.

Для наземного спостерігача Веста є найяскравішим астероїдом. Його яскравість може досягати 5,1 зоряної величини, і в такі моменти її хоч і слабко, але видно неозброєним оком.

1,2 мільярд років тому Веста зазнала зіткнень з іншими об'єктами, що спричинили формування численних уламків і двох величезних кратерів, які займають більшу частину південної півкулі астероїда. Деякі з уламків упали на Землю у вигляді HED-метеоритів, які є цінне джерело інформації про Весту.

Найбільше інформації про поверхню Вести маємо завдяки американському космічному апарату «Dawn», який дослідив астероїд у 2011—2012 роках.

Історія

Відкриття Після відкриття перших двох об'єктів у головному поясі астероїдів, Церери (1801) і Паллади (1802), першовідкривач Паллади Генріх Ольберс припустив, що ці два об'єкти можуть бути уламками зруйнованої планети. Він надіслав листа зі своєю пропозицією британському астроному Вільяму Гершелю, зазначивши, що пошук поблизу точок перетину орбіт Церери та Паллади допоможе виявити ще більше уламків. Ці перетини орбіт розташовані в сузір'ях Кита й Діви. Ольберс розпочав свої пошуки 1802 року, і 29 березня 1807 року в сузір'ї Діви він виявив Весту. Це був лише випадковий збіг, адже початкова гіпотеза Ольберса про зруйновану планету була неправильна. Оскільки 1804 року був відкритий астероїд Юнона, Веста став четвертий об'єкт, відкритий у поясі астероїдів. Ольберс оголосив про відкриття в листі від 31 березня до німецького астронома . Через те, що Ольберс до того вже відкрив планету Палладу (на той час астероїди вважалися планетами), він надав честь назвати своє нове відкриття німецькому математику Карлу Фрідріху Гауссу, чиї орбітальні розрахунки дозволили астрономам підтвердити існування Церери і який обчислив орбіту нової планети за надзвичайно короткий час у 10 годин. Гаусс обрав ім'я римської богині дому та вогнища Вести.

Назва та символ Веста була четвертим відкритим астероїдом, чим зумовлений номер 4 у її офіційному позначенні. Назва «Веста» або її національні варіанти вживаються в усіх мовах, за винятком грецької та китайської. Грецькою мовою астероїд називається Гестія () на честь богині Гестії, давньогрецького відповідника римської богині Вести. На честь цієї давньогрецької богині названий астероїд 46 Гестія, тому грецькою ці астероїди мають однакові назви і відрізняються лише номером. Китайською мовою Веста називається «зорею бога вогнища» (, ), що є описом ролі богині Вести подібно до китайських назв Урана, Нептуна та Плутона.

Після відкриття, Весту, власне як і Цереру, Палладу та Юнону до того, класифікували як планету й вона отримала свій астрономічний символ Символ, який запропонував Гаусс, являв собою вівтар Вести зі священним вогнем. Після 1852 року символи астероїдів поступово вийшли з астрономічного вжитку, але в 1970-х роках символи перших чотирьох астероїдів були відроджені астрологами. Скороченим сучасним астрологічним варіантом символу Вести є .

За 38 років після відкриття Вести не було виявлено жодного іншого астероїда, і протягом цього часу вважалось, що в Сонячній системі одинадцять планет, оскільки Нептун відкрили пізніше, 1846 року. З 1845 року швидкими темпами почали відкривати нові астероїди й до 1851 року їх вже було п'ятнадцять, кожен зі своїм символом. Стало зрозуміло, що було б недоцільно продовжувати винаходити нові планетні символи, а деякі з наявних виявилося важко швидко малювати. Тому Бенджамін Апторп Гулд запропонував пронумерувати астероїди за чергою їх відкриття та помістити цей номер у коло як загальний символ астероїда. Таким чином, четвертий астероїд, Веста, отримав символ ④. Оскільки кількість малих планет зростала, символ об'єднали з назвою в офіційне позначення «④ Веста». До 1858 року коло спростили до круглих дужок, які легше набирати: «(4) Веста». Інші розділові знаки, — як-от «4) Vesta» і «4, Vesta», також вживалися, але здебільшого вийшли з вжитку до середини XX століття.

Ранні дослідження

Фотометричні спостереження Вести проводилися в обсерваторії Гарвардського коледжу в 1880—1882 роках і в обсерваторії Тулузи в 1909 році. Ці та інші спостереження дозволили до 1950-х років визначити швидкість обертання Вести, однак ранні оцінки швидкості обертання ставили під сумнів, тому що було невідомо, чи пов'язані варіації кривої блиску з несиметричною формою астероїда чи з неоднорідністю його альбедо.

Ранні оцінки діаметра Вести варіювалися від 383 км у 1825 році до 444 км. Едвард Пікерінг у 1879 році розрахував приблизний діаметр 513 ± 17 км, що близько до сучасного значення середнього діаметра. Протягом наступного століття різні фотометричні оцінки коливались від 390 до 602 км. 1989 року за допомогою спекл-інтерферометрії було знайдено, що протягом одного оберту астероїда його середній розмір коливається між 498 і 548 км. 1991 року за результатами спостережень покриття Вестою зорі SAO 93228 з 14 різних місць у східних США та Канаді дозволило зробити висновок, що астероїд за формою наближений до еліпсоїда, зі значеннями більшого та середнього діаметрів приблизно 550 та 462 км. Космічна місія «Dawn» підтвердила цей результат, визначивши що розміри астероїда становлять 572,6 × 557,2 × 446,4 км.

Веста стала першим астероїдом, для якого була визначена маса. Астероїд 197 Арете кожні 18 років наближається на а.о. до Вести. 1966 року, ґрунтуючись на спостереженнях за гравітаційними збуреннями орбіти Арете під впливом Вести, Ганс Герц оцінив масу Вести в , тобто приблизно . Пізніше були отримані точніші оцінки, і в 2001 році збурення орбіти 17 Фетіди були використані для розрахунку маси Вести, яка склала . «Dawn» визначив, що маса становить .

Орбіта й осьове обертання

Орбіта Вести лежить між орбітами Марса і Юпітера, у внутрішній частині поясу астероїдів, дещо ближче до Сонця, ніж люк Кірквуда, розташований на 2,5 а.о. Орбіта помірно нахилена (i = 7,1°, приблизно як 7° у Меркурія; менше, ніж 17° у Плутона) і помірно еліптична (e = 0,09, приблизно як у Марса).

Справжні орбітальні резонанси між астероїдами малоймовірні через їхню невелику масу. Однак Веста здатна захоплювати інші астероїди в тимчасові резонансні орбітальні стани 1:1 на проміжки часу до 2 мільйонів років або навіть більше, і було виявлено близько сорока таких об'єктів. Декаметрові об'єкти, виявлені «Dawn» поблизу Вести, можуть бути такими квазісупутниками, а не справжніми супутниками.

Обертання Вести відносно швидке для великого астероїда (з періодом 5,342 години) і відбувається в прямому напрямку. Під час відображення на небесну сферу північний полюс лежить у сузір'ї Лебедя (пряме піднесення 20 год 32 хв, схилення +48°, похибка близько 10°). Це дає нахил осі 29°.

Системи координат Для відліку широти на Весті застосовують дві різні системи координат з початковими меридіанами, рознесеними на 150°. МАС встановив систему координат у 1997 році на основі фотографій телескопа Габбл, провівши головний меридіан через центр області Ольберса — темної ділянки діаметром 200 км. Коли «Dawn» прибув до Вести, виявилося, що розташування полюса відхиляється на 10° від визначеного МАС, що призводило до дрейфу системи координат зі швидкістю 0,06° на рік. Крім того, область Ольберса не було видно зблизька, що унеможливлювало визначення початкового меридіана з достатньою точністю. Наукові співробітники космічної місії «Dawn» виправили положення полюса і встановили новий початковий меридіан на відстані 4° від центру Клавдії — чітко окресленого кратера діаметром 700 метрів, що, на їхню думку, призводило до логічнішого поділу на півкулі. У всіх публікаціях та картах НАСА, застосовується система координат, пов'язана з кратером Клавдія. Однак робоча група МАС з картографічних координат і елементів обертання рекомендувала систему координат з виправленим полюсом, але довготою, повернутою на 150°, для узгодження з раніше визначеним нульовим меридіаном, проведеним через область Ольберса. Це визначення було затверджене МАС, хоча воно й не узгоджується з картами, підготовленими командою «Dawn». Карти побудовано таким чином, щоб не розділяти основні об'єкти на поверхні Вести.

Фізичні характеристики Веста є другим за масою тілом у поясі астероїдів, хоч її маса складає лише 28 % від маси Церери. Густина Вести нижча, ніж у чотирьох планет земної групи, але вища, ніж у більшості астероїдів, а також у всіх супутників Сонячної системи окрім Іо. Площа поверхні Вести трохи менша за 900 000 км² — у півтора раза більше за площу України. Всередині Веста диференційована. За розміром Веста лише трохи більше ( км), ніж астероїд 2 Паллада ( км), але через більшу густину вона масивніша за Палладу приблизно на 25 %.

Форма Вести близька до гравітаційно рівноважного сплюснутого сфероїда, але велика увігнутість і виступ на південному полюсі у поєднанні з масою менш як не дозволяють автоматично вважати Весту карликовою планетою відповідно до визначення планети Міжнародним астрономічним союзом. Аналіз форми Вести та гравітаційного поля з використанням даних, зібраних космічним апаратом «Dawn», показав, що Веста не досягає гідростатичної рівноваги.

За оцінками, температура на поверхні становить близько коли Сонце перебуває в зеніті, й опускається приблизно до на зимовому полюсі. Звичайна температура вдень і вночі і , відповідно. Ця оцінка зроблена біля перигелію і може дещо змінюватись залежно від пори року.

Особливості поверхні

До прибуття космічного апарата «Dawn» деякі особливості поверхні Вести вже були визначені за допомогою космічного телескопа Габбла та наземних телескопів (наприклад, обсерваторії Кека). Прибуття «Dawn» у липні 2011 року дозволило детально дослідити складну поверхню Вести.

Кратери Реясільвія і Вененея Найпомітнішими з усіх поверхневих елементів Вести є два величезні кратери: 500-кілометровий кратер Реясільвія з центром біля південного полюса та 400-кілометровий кратер Вененея. Кратер Реясільвія молодший і частково накладається на кратер Вененея. Наукова група «Dawn» назвала молодший та помітніший кратер Реясильвія на честь матері Ромула і Рема та міфічної весталки. Його ширина становить 95 % від середнього діаметра Вести. Глибина кратера близько 19 км. Центральний пік підіймається на 23 км над найнижчою виміряною частиною дна кратера, а найвища виміряна точка валу кратера підіймається на 31 км над нижньою точкою дна кратера. За підрахунками, зіткнення, що спричинило формування цього кратера, також виштовхнуло близько 1 % об'єму Вести, і, ймовірно, сім'я Вести та астероїди V-типу є продуктами цього зіткнення. Якщо це так, то факт існування дотепер 10-кілометрових уламків зіткнення вказує на те, що вік кратера становить лише близько 1 мільярда років. Це зіткнення також є найімовірнішим місцем походження HED-метеоритів. На всі відомі астероїди V-типу разом узяті припадає лише близько 6 % викинутого об'єму. Решта, ймовірно, перебуває у вигляді невеликих фрагментів, або викинута резонансними збуреннями Юпітера через Люк Кірквуда 3:1, або збурена ефектом Ярковського чи тиском випромінювання. Спектроскопічний аналіз зображень Габбла показав, що цей кратер глибоко проник крізь кілька різних шарів кори та, можливо, в мантію, на що вказують спектральні ознаки олівіну.

Велика вершина в центрі Реясільвії має висоту 20-25 км і ширину 180 км, і, можливо, є результатом зіткнення планетарного масштабу.

Інші кратери