253 มาทิลเด

253 มาทิลเด (แม่แบบ:Langx, แม่แบบ:IPA-en) เป็นดาวเคราะห์น้อยในแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก ค้นพบโดยโยฮัน พาลีซา ใน พ.ศ. 2428 ใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์จำนวน 4 ปี และโคจรรอบตัวเองด้วยอัตราที่ช้าผิดปกติ คือใช้เวลา 17.4 วัน ในการโคจรรอบตัวเองครบ 1 รอบ ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้จัดว่าเป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท C ซึ่งพื้นผิวมีส่วนประกอบของคาร์บอนอยู่ปริมาณมาก ทำให้พื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ทึบแสง โดยจะสะท้อนแสงเพียง 4% ของแสงที่ตกกระทบ

เมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2540 ยานเนียร์ชูเมกเกอร์ได้สำรวจดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ระหว่างทางที่จะเดินทางไปยังดาวเคราะห์น้อยอีรอส และได้ถ่ายภาพของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ไว้ซึ่งแสดงให้เห็นถึงหลุมอุกกาบาตจำนวนมากบนพื้นผิว ปัจจุบัน 253 มาทิลเด เป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท C ดวงแรกที่มียานอวกาศไปสำรวจ และก่อนหน้าการเดินทางไปยัง 21 ลูเทเชีย ดาวเคราะห์น้อยมาทิลเดจะเป็นดาวเคราะห์น้อยดวงใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการสำรวจในปัจจุบัน

ประวัติการค้นพบ

ในปี พ.ศ. 2423 โยฮัน พาลีซา กรรมการของหอดูดาวนาวีออสเตรีย ได้รับมอบหมายให้ไปเป็นผู้ช่วยในหอดูดาวเวียนนาที่เพิ่งเปิดใหม่ ซึ่งพาลีซาได้ใช้กล้องโทรทรรศน์หักเหแสงขนาด 27 นิ้ว (690 มม.) ซึ่งเป็นกล้องที่ใหญ่ที่สุดในโลกในขณะนั้น และกล้องขนาด 12 นิ้ว (300 มม.) ในการค้นพบดาวเคราะห์น้อยจำนวน 94 ดวง โดยก่อนหน้านี้เขาได้ค้นพบดาวเคราะห์น้อยมาแล้ว 27 ดวง

253 มาทิลเด เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์น้อยที่พาลีซาค้นพบในช่วงนั้น โดยได้รับการค้นพบเมื่อ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2428 ข้อมูลต่าง ๆ ของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ได้คำนวณโดย วี. เอ. เลเบิฟ ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์ชาวออสเตรียที่ทำงานในหอดูดาวแห่งนี้เช่นเดียวกัน ชื่อของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ตั้งตามชื่อของมาทิลเด ภรรยาของมอริส โลวี ซึ่งเป็นผู้อำนวยการของหอดูดาวปารีสในขณะนั้น

ในปี พ.ศ. 2538 ได้มีการสังเกตว่า 253 มาทิลเด เป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท C และมีอัตราเร็วในการโคจรรอบตัวเองที่ช้าผิดปกติ

เมือวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2540 เนียร์ชูเมกเกอร์ได้เดินทางผ่านเข้าใกล้ 253 มาทิลเด ในระยะ 1,212 กิโลเมตร ขณะที่เดินทางด้วยความเร็ว 9.93 กิโลเมตรต่อวินาที และในขณะที่เข้าใกล้ ยานลำนี้ได้ถ่ายภาพพื้นผิวของดาวกว่า 500 ภาพ ทำให้ได้ข้อมูลที่มีประโยชน์ในการคำนวณขนาดและมวลของดาวได้แม่นยำมากขึ้น อย่างไรก็ตาม มีภาพถ่ายครึ่งทรงกลมของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้เพียงภาพเดียวที่ได้มีการบันทึกภาพไว้ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์น้อยดวงที่สามที่มีการถ่ายภาพในระยะใกล้ ถัดจาก 951 แกสปรา และ 243 ไอด้า

ลักษณะ

ไฟล์:253 Mathilde side.png

หนึ่งในหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่บน 253 มาทิลเด

253 มาทิลเด เป็นดาวเคราะห์ที่มืดมาก ได้มีการจัดระดับความสว่างไว้ว่าอยู่ในระดับเดียวกับยางมะตอยดิบ ส่วนประกอบหลักของดาวประกอบด้วยสารจำพวกคาร์บอนนาเคียสคอนไดรต์ และพื้นผิวของดาวส่วนใหญ่เป็นแร่ธาตุจำพวกซิลิเกต นอกจากนี้ บนพื้นผิวดาวยังมีหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่จำนวนมาก ชื่อของแต่ละหลุมจะตั้งชื่อตามเขตถ่านหินต่าง ๆ บนโลก หลุมอุกกาบาตที่ใหญ่ที่สุดสองหลุมมีขนาดใกล้เคียงกับรัศมีของดาว ได้แก่ อิชิการิ ซึ่งมีขนาด 29.3 กิโลเมตร และการู ซึ่งมีขนาด 33.4 กิโลเมตร การตกกระทบดังกล่าวดูเหมือนจะทำให้ปริมาตรขนาดใหญ่ของ 253 มาทิลเดหลุดหายไป โดยดูจากขอบระยะเชิงมุมของหลุมอุกกาบาตเหล่านี้ จากการสังเกตพื้นผิวภายในหลุม พบมีว่าความสว่างและสีของหลุมอุกกาบาตใกล้เคียงกับพื้นผิวของดาว และไม่ปรากฏว่าพื้นผิวมีการแยกออกเป็นชั้น ๆ แต่อย่างใด จึงคาดว่าส่วนประกอบของ 253 มาทิลเด มีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกัน มีข้อบ่งชี้ว่ามีการเคลื่อนของวัตถุทางตางลาด

จากการวัดความหนาแน่นโดยยานเนียร์ชูเมกเกอร์ พบว่า 253 มาทิลเด มีความหนาแน่นประมาณ 1,300 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งต่ำกว่าครึ่งหนึ่งของความหนาแน่นของคาร์บอนนาเคียสคอนไดรต์ทั่วไป แสดงให้เห็นว่าภายในประกอบด้วยกองหินที่รวมตัวกันอย่างหลวม ๆ ในภายหลังได้มีการศึกษาด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ติดตั้งระบบเลนส์ปรับค่าว่าภายในของดาวเคราะห์น้อยประเภท C จำนวนมากก็มีลักษณะเป็นเช่นนี้ (เช่น 45 ยูจีเนีย 90 แอนไทโอปี 87 ซิลเวีย และ 121 เฮอร์ไมโอนี) ปริมาตรภายในของ 253 มาทิลเดกว่าร้อยละ 50 เป็นอวกาศ อย่างไรก็ตาม แนวหน้าผายาว 20 กิโลเมตรได้แสดงให้เห็นว่าดาวมีโครงสร้างเป็นวัตถุแข็ง จึงอาจมีส่วนประกอบขนาดใหญ่อยู่ภายในดาวด้วย ความหนาแน่นภายในที่ต่ำเป็นตัวส่งคลื่นการกระแทกที่เลวตลอดพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย ซึ่งช่วยรักษาลักษณะภูมิประเทศให้อยู่ในระดับสูง

วงโคจรของ 253 มาทิลเดมีความเยื้อง ทำให้ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้โคจรไปอยู่บริเวณขอบนอกของแถบดาวเคราะห์น้อย อย่างไรก็ตาม วงโคจรของ 253 มาทิลเด อยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ซึ่งไม่ตัดผ่านวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงใดเลย 253 มาทิลเด เป็นดาวเคราห์น้อยที่มีอัตราการหมุนรอบตัวเองช้าที่สุดดวงหนึ่งเท่าที่มีการค้นพบ คือประมาณ 17.4 วัน ในขณะที่ดาวเคราะห์น้อยทั่วไปใช้เวลาประมาณ 2-24 ชั่วโมง และเนื่องจากการมีอัตราการหมุนรอบตัวเองที่ช้ามากนี้ จึงทำให้ยานเนียร์ชูเมกเกอร์ สามารถถ่ายภาพพื้นผิวของดาวได้เพียง 60% สาเหตุของการมีอัตราการหมุนรอบตัวเองที่ช้ามากอาจมาจากการมีดาวบริวารโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยดวงนี้อยู่ แต่จากการสำรวจของยานเนียร์ชูเมกเกอร์ ไม่พบวัตถุที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 10 กิโลเมตร ในบริเวณรอบดาวเคราะห์น้อยดวงนี้เป็นระยะ 20 เท่าของรัศมีดาว

ดูเพิ่ม

• รายชื่อหลุมอุกกาบาตบน 253 มาทิลเด

เชิงอรรถ

แม่แบบ:Fnb สำหรับระยะกึ่งแกนเอก a, คาบดาราคติ T และความเยื้องศูนย์กลาง e, อัตราเร็วเฉลี่ยในวงโคจรสามารถหาได้จาก:

$\begin{array}{cc}{v}_o& =\frac{2\pi a}{T}[1-\frac{e^2}{4}-\frac{3e^4}{64}-\dots ]\\ & =18.31\text{km/s}[1-0.0177-0.00008-\cdots ]\\ & \approx 17.98\text{km/s}\\ \end{array}$

ดูเพิ่มที่: แม่แบบ:Cite book

แม่แบบ:Fnb สำหรับดาวเคราะห์น้อยที่มีมวล m, รัศมี r และ G เป็นค่านิจโน้มถ่วงสากล จากกฎของนิวตันจะได้ว่า แรงโน้มถ่วงที่พื้นผิว g มีค่าเท่ากับ:

$\begin{array}{cc}g& =G\frac{m}{r^2}\\ & =6.67\times 10^{-11}{\text{m}}^3/{\text{kg s}}^2\cdot \frac{1.03\times 10^{17}\text{kg}}{(5.28\times 10^4\text{m}{)}^2}\\ & =0.0025{\text{m/s}}^2\\ \end{array}$

แม่แบบ:Fnb สำหรับแรงดึงดูดที่พื้นผิว g และรัศมี r จะมีความเร็วหลุดพ้นคือ:

$\begin{array}{cc}{v}_e& =\sqrt{2gr}\\ & =\sqrt{2\cdot 0.0025{\text{m/s}}^2\cdot 52800\text{m}}\\ & =16.2\text{m/s}\\ \end{array}$

แม่แบบ:Fnb สำหรับดาวเคราะห์น้อยที่มีอัตราสะท้อนกลับของแสง α, ระยะกึ่งแกนเอก a, อัตราปล่อยรังสีอินฟราเรด ε (~0.9), ความสว่างของแสงอาทิตย์ $L_0$ และ σ เป็นค่าคงตัวของสเตฟาน-โบลทซ์แมนน์ จะมีอุณหภูมิเฉลี่ย T คือ:

$\begin{array}{cc}T& ={\left(\frac{(1-\alpha )L_0}{ϵ\sigma 16\pi a^2}\right)}^{\frac{1}{4}}\\ & ={\left(\frac{(1-0.0436)(3.827\times 10^{26}\text{W})}{0.9(5.670\times 10^{-8}{\text{W/m}}^2{\text{K}}^4)16\cdot 3.142(3.959\times 10^{11}\text{m}{)}^2}\right)}^{\frac{1}{4}}\\ & =173.7\text{K}\end{array}$

ดูเพิ่มที่: แม่แบบ:Cite book

แหล่งข้อมูลอื่น

• แม่แบบ:Cite webแม่แบบ:ลิงก์เสีย
• แม่แบบ:Cite web
• แม่แบบ:Cite news

แม่แบบ:แถบดาวเคราะห์น้อย