梅西爾德星

梅西爾德星
	會合-舒梅克號拍攝到的梅西爾德星
發現
發現者	約翰·帕利扎
發現日期	1885年11月12日
編號
其它名稱	A915 TN; 1949 OL1
小行星分類	主帶小行星
軌道參數
	曆元 2005年1月30日（JD 2453400.5）
遠日點	501.334 Gm; 3.35121 AU
近日點	290.564 Gm; 1.94230 AU
半長軸	395.949 Gm; 2.64676 AU
離心率	0.266157
軌道週期	1572.787 d ; （4.31 yr）
平均軌道速度	17.98 km/s
平近點角	111.960°
軌道傾角	6.738°
升交點黃經	179.633°
近日點參數	157.475°
物理特徵
大小	52.8 km; (66×48×46 km)
質量	1.033(±0.044)×1017 kg
平均密度	1.3 g/cm³
表面重力	0.0025 m/s²
逃逸速度	16.2 m/s
自轉週期	17.406±0.010 d; （17 d 9 h 45 min）
反照率	0.0436
溫度	~174 K
光譜類型	Cb
絕對星等(H)	10.20

梅西爾德星（253 Mathilde）是一顆位於小行星帶的小行星，直徑大約50公里，由約翰·帕利扎於1885年所發現。梅西爾德星擁有一個橢圓形的軌道，公轉週期則超過4年。

這顆小行星以一個不尋常的速度緩慢自轉，需要17.4天才繞着它的軸心旋轉一圈。梅西爾德星是一顆原始C-型小行星，這意味小行星的表面具有較高比例的碳，導致它的表面相當黑暗，只有4％的光線被反射出去^[10]。

會合-舒梅克號在1997年6月近距離通過梅西爾德星，當時太空船正在前往愛神星。在飛越梅西爾德星時，太空船針對小行星的一個半球進行拍攝，顯示梅西爾德星表面佈滿許多大型的隕石坑。直到羅塞塔號在2010年飛越魯特西亞為止，梅西爾德星是太空船近距離探測過最大的一顆小行星，也是第一顆被太空船近距離探測過的C-型小行星。

觀測史

奧地利海軍天文台的主管約翰·帕利扎在1880年獲得在新落成維也納天文台擔任助理的機會。雖然接受這個工作代表約翰·帕利扎遭到降職，但是反過來，他將有機會使用新型的27英寸（690毫米）折射望遠鏡，它在當時是世界上最大的望遠鏡。當時帕利扎已經發現27顆小行星，後來在維也納工作時，他繼續利用27英寸（690毫米）及12英寸（300毫米）望遠鏡在退休之前另外發現94個小行星^[11]。

約翰·帕利扎在1885年11月12日發現梅西爾德星。這顆小行星最初的軌道根數是由V·A·勒伯夫所計算出來的，他是另一位在維也納天文台工作的奧地利天文學家。勒伯夫建議將該小行星命名為梅西爾德，這是巴黎天文台副主任莫里斯·洛伊（Maurice Lœwy）妻子的名字^[1]^[12]。

地面觀測在1995年確定梅西爾德星是一顆C-型小行星，天文學家還發現它擁有一個特別長的自轉週期^[12]。

會合-舒梅克號在1997年6月27日以1,212公里的距離通過梅西爾德星，當時太空船的移動速度為9.93公里/秒。這次探測讓太空船拍攝超過500張小行星表面的照片，並提供天文學家更準確的數據來確定這顆小行星的大小與質量（根據太空船受到的引力攝動）^[5]。然而太空船隻對梅西爾德星的一個半球拍攝照片^[13]。梅西爾德星是第3顆被太空船近距離拍攝照片的小行星，晚於小行星951及艾女星。

性質

梅西爾德星非常黑暗，它的反照率類似新鮮的瀝青^[14]，天文學家認為梅西爾德星與CI1或CM2碳質球粒隕石擁有相同成份，表面主要是層狀矽酸鹽礦物^[15]。該小行星表面充滿大量的撞擊坑，煤礦也分佈在一些撞擊坑附近^[16] 。梅西爾德星表面兩個最大的撞擊坑是石狩（29.3公里）與卡魯（33.4公里），它們都比小行星的平均半徑還寬^[4]。天文學家根據撞擊坑尖銳的邊緣，認為它們導致大量的物質從小行星表面脫離出來^[10]。撞擊坑的亮度及顏色並無差異，也沒有出現分層情況，所以這顆小行星的內部必定十分均勻。有跡象顯示物質會沿着撞擊坑朝下方移動^[4]。

梅西爾德星表面一個大型的撞擊坑

根據會合-舒梅克號的探測結果，梅西爾德星的密度為1300公斤/立方公尺，不到一個典型碳質球粒隕石的一半，這顯示梅西爾德星可能是非常鬆散的碎石堆^[5]，這與天文學家藉由配備調適光學系統的地面望遠鏡研究幾顆真正的C-型小行星（歐仁妮、休神星、林神星和赫女星）之後的結果一致。梅西爾德星的內部有高達50％是空洞。然而梅西爾德星表面一條20公里長的斷崖顯示小行星可能確實擁有一些結構性的力量，所以它的內部可能擁有一些大型結構^[13] 。梅西爾德星內部密度較低，讓小行星遭受撞擊的力量不易傳達出去，有助於表面的高度保持一致^[4]。

梅西爾德星擁有一個橢圓軌道，讓它可以抵達小行星帶的外側。然而梅西爾德星的公轉軌道完全位於火星與木星公轉軌道之間，它並未橫跨行星軌道。它也是自轉週期最慢的小行星之一，大部分小行星的自轉週期都介於2-24小時之間^[17]。由於自轉速度慢，因此會合-舒梅克號只能拍攝小行星表面60％的照片。梅西爾德星緩慢的自轉速度顯示它可能擁有一顆衛星，但是會合-舒梅克號的照片顯示在梅西爾德星半徑20倍的區域內並未存在任何直徑大於10公里的衛星^[18]。

參考文獻

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${\begin{aligned}v_{o}&={\frac {2\pi a}{T}}\left[1-{\frac {e^{2}}{4}}-{\frac {3e^{4}}{64}}-\dots \right]\\&=18.31\ {\mbox{km/s}}\left[1-0.0177-0.00008-\cdots \right]\\&\approx 17.98\ {\mbox{km/s}}\\\end{aligned}}\!\,$
關於橢圓周長的資訊請參閱: H. St̀eocker, J. Harris. Handbook of Mathematics and Computational Science. Springer. 1998: p. 386. ISBN 0-387-94746-9.
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${\begin{aligned}g&=G{\frac {m}{r^{2}}}\\&=6.67\times 10^{-11}{\mbox{m}}^{3}/{\mbox{kg s}}^{2}\cdot {\frac {1.03\times 10^{17}\ {\mbox{kg}}}{(5.28\times 10^{4}\ {\mbox{m}})^{2}}}\\&=0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\\\end{aligned}}$
^ 表面平均重力為g,半徑為r,因此逃逸速度經過計算為:
${\begin{aligned}v_{e}&={\sqrt {2gr}}\\&={\sqrt {2\cdot 0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\cdot 52800\ {\mbox{m}}}}\\&=16.2\ {\mbox{m/s}}\\\end{aligned}}$
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^ 小行星反射率為α、半長軸為a、太陽光度為 $L_{0}$ 、斯特藩-玻爾茲曼常數為σ，而小行星紅外線發射率為ε(~0.9），因此平均溫度T經過計算為:
${\begin{aligned}T&=\left({\frac {(1-\alpha )L_{0}}{\epsilon \sigma 16\pi a^{2}}}\right)^{\frac {1}{4}}\\&=\left({\frac {(1-0.0436)(3.827\times 10^{26}\ {\mbox{W}})}{0.9(5.670\times 10^{-8}\ {\mbox{W/m}}^{2}{\mbox{K}}^{4})16\cdot 3.142(3.959\times 10^{11}\ {\mbox{m}})^{2}}}\right)^{\frac {1}{4}}\\&=173.7\ {\mbox{K}}\end{aligned}}$
請參閱: Torrence V. Johnson, Paul R. Weissman, Lucy-Ann A. McFadden. Encyclopedia of the Solar System. Elsevier. 2007: p. 294. ISBN 0-12-088589-1.
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參見

梅西爾德星表面特徵列表

外部連結

Bowell, Ted; and Koehn, Bruce. The Asteroid Orbital Elements Database. Lowell Observatory. September 2, 2007 [2007-09-02]. ^{[失效連結]}
Staff. Discovery Circumstances: Numbered Minor Planets. Minor Planet Center. August 28, 2007 [2007-09-02]. （原始內容存檔於2008-05-10）.
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[2] 半長軸為a、公轉週期為T而偏心率為e，因此平均公轉速度為:
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關於橢圓周長的資訊請參閱: H. St̀eocker, J. Harris. Handbook of Mathematics and Computational Science. Springer. 1998: p. 386. ISBN 0-387-94746-9.

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[6] 小行星的質量為m,半徑為r,而G則是重力常數, 根據牛頓萬有引力定律得出表面平均重力g為:
${\begin{aligned}g&=G{\frac {m}{r^{2}}}\\&=6.67\times 10^{-11}{\mbox{m}}^{3}/{\mbox{kg s}}^{2}\cdot {\frac {1.03\times 10^{17}\ {\mbox{kg}}}{(5.28\times 10^{4}\ {\mbox{m}})^{2}}}\\&=0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\\\end{aligned}}$

[7] 表面平均重力為g,半徑為r,因此逃逸速度經過計算為:
${\begin{aligned}v_{e}&={\sqrt {2gr}}\\&={\sqrt {2\cdot 0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\cdot 52800\ {\mbox{m}}}}\\&=16.2\ {\mbox{m/s}}\\\end{aligned}}$

[8] Stefano Mottola; et al. The slow rotation of 253 Mathilde. Planetary and Space Science. 1995, 43 (12): 1609–1613 [2007-02-04].

[9] 小行星反射率為α、半長軸為a、太陽光度為 $L_{0}$ 、斯特藩-玻爾茲曼常數為σ，而小行星紅外線發射率為ε(~0.9），因此平均溫度T經過計算為:
${\begin{aligned}T&=\left({\frac {(1-\alpha )L_{0}}{\epsilon \sigma 16\pi a^{2}}}\right)^{\frac {1}{4}}\\&=\left({\frac {(1-0.0436)(3.827\times 10^{26}\ {\mbox{W}})}{0.9(5.670\times 10^{-8}\ {\mbox{W/m}}^{2}{\mbox{K}}^{4})16\cdot 3.142(3.959\times 10^{11}\ {\mbox{m}})^{2}}}\right)^{\frac {1}{4}}\\&=173.7\ {\mbox{K}}\end{aligned}}$
請參閱: Torrence V. Johnson, Paul R. Weissman, Lucy-Ann A. McFadden. Encyclopedia of the Solar System. Elsevier. 2007: p. 294. ISBN 0-12-088589-1.

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[11] Raab, Herbert. Johann Palisa, the most successful visual discoverer of (PDF). Astronomical Society of Linz. 2002 [2007-08-27]. （原始內容 (PDF)存檔於2007-09-28）.

[NEAR_press-12] 12.0 ^12.1 Savage, D.; Young, L.; Diller, G.; Toulouse, A. Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) Press Kit. NASA. February 1996 [2007-08-29]. （原始內容存檔於2012-02-28）.

[aisr33-13] 13.0 ^13.1 Cheng, Andrew F. Implications of the NEAR mission for internal structure of Mathilde and Eros. Advances in Space Research. 2004, 33 (9): 1558–1563 [2007-08-29]. doi:10.1016/S0273-1177(03)00452-6.

[14] Pon, Brian. Pavement Albedo. Heat Island Group. June 30, 1999 [2007-08-27]. （原始內容存檔於2007年8月29日）.

[15] Kelley, M. S.; Gaffey, M. J.; Reddy, V. Near-IR Spectroscopy and Possible Meteorite Analogs for Asteroid (253). 38th Lunar and Planetary Science Conference. League City, Texas: Lunar & Planetary Institute: 2366. March 12–16, 2007 [2007-08-29].

[16] Blue, Jennifer. Categories for Naming Features on Planets and Satellites. USGS. August 29, 2007 [2007-08-29]. （原始內容存檔於2007-08-24）.

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