253 แมธิลด์

253 แมธิลด์

ภาพ 253 แมธิลด์ ของนาซา
การค้นพบ
ค้นพบโดย:	โยฮันน์ พาลิซา
ค้นพบเมื่อ:	12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2428
ชื่ออื่นๆ:	1949 OL1, A915 TN
ชนิดของดาวเคราะห์น้อย:	แถบดาวเคราะห์น้อยหลัก
ลักษณะเฉพาะของวงโคจร
จุดเริ่มยุค 30 มกราคม พ.ศ. 2548 (JD 2453400.5)
ระยะจุด ไกลดวงอาทิตย์ที่สุด:	501.334 จิกะเมตร 3.35121 หน่วยดาราศาสตร์
ระยะจุด ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด:	290.564 จิกะเมตร 1.94230 หน่วยดาราศาสตร์
กึ่งแกนเอก:	395.949 จิกะเมตร 2.64676 หน่วยดาราศาสตร์
ความเยื้องศูนย์กลาง:	0.266157
คาบดาราคติ:	1572.787 วัน (4.31 ปีจูเลียน)
อัตราเร็วเฉลี่ย ในวงโคจร:	17.98 กม./วินาที(1)
อนอมัลลีเฉลี่ย:	111.960°
ความเอียง:	6.738°
ลองจิจูด ของจุดโหนดขึ้น:	179.633°
ระยะมุมจุด ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด:	157.475°
ลักษณะเฉพาะทางกายภาพ
มิติ:	52.8 กม. (66×48×46 กม.)
มวล:	1.033 (±0.044) ×1017  กก.
ความหนาแน่นเฉลี่ย:	1.3 กรัม/ซม.³
ความโน้มถ่วง ที่ศูนย์สูตร:	0.0025(2) เมตร/วินาที²
ความเร็วหลุดพ้น:	16.2(3) เมตร/วินาที
คาบการหมุน รอบตัวเอง:	17.406±0.010 วัน (17 วัน 9 ชม. 45 นาที)
อัตราส่วนสะท้อน:	0.0436
อุณหภูมิ:	~174(4) K
ชนิดสเปกตรัม:	Cb

253 แมธิลด์ (อังกฤษ: 253 Mathilde; เสียงอ่าน: /məˈtɪldə/) เป็นดาวเคราะห์น้อยในแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก ค้นพบโดย โยฮันน์ พาลิซา ใน พ.ศ. 2428 ใช้เวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์กว่าสี่ปี และโคจรรอบตัวเองด้วยอัตราที่ช้าผิดปกติ คือใช้เวลา 17.4 วัน ในการโคจรรอบตัวเองครบหนึ่งรอบ ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้จัดว่าเป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท C ซึ่งพื้นผิวมีส่วนประกอบของคาร์บอนอยู่เป็นปริมาณมาก ทำให้พื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ทึบแสง โดยจะสะท้อนแสงเพียง 4% ของแสงที่ตกกระทบ

เมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2540 เนียร์ชูเมกเกอร์ได้สำรวจดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ ระหว่างทางที่จะเดินทางไปยังดาวเคราะห์น้อยอีรอส และได้ถ่ายภาพของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ไว้ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงหลุมอุกกาบาตจำนวนมากบนพื้นผิว ปัจจุบัน 253 แมธิลด์ เป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท C ดวงแรกที่มียานอวกาศไปสำรวจ และก่อนหน้าการเดินทางไปยัง 21 ลูเทเชีย ดาวเคราะห์น้อยแมธิลด์จะเป็นดาวเคราะห์น้อยดวงใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการสำรวจในปัจจุบัน

ประวัติการค้นพบ

ในปี พ.ศ. 2423 โยฮันน์ พาลิซา กรรมการของหอดูดาวออสเตรียนาวาล ได้รับมอบหมายให้ไปเป็นผู้ช่วยในหอดูดาวเวียนนาที่เพิ่งเปิดใหม่ ซึ่งพาลิซาได้ใช้กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง ขนาด 27 นิ้ว (690 มม.) ซึ่งเป็นกล้องที่ใหญ่ที่สุดในโลกในขณะนั้น และกล้องขนาด 12 นิ้ว (300 มม.) ในการค้นพบดาวเคราะห์น้อยจำนวน 94 ดวง โดยก่อนหน้านี้เขาได้ค้นพบดาวเคราะห์น้อยมาแล้ว 27 ดวง

253 แมธิลด์ เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์น้อยที่พาลิซาค้นพบในช่วงนั้น โดยได้ถูกค้นพบเมื่อ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2428 ข้อมูลต่าง ๆ ของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ได้คำนวณโดย วี. เอ. เลเบิฟ ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์ชาวออสเตรียที่ทำงานในหอดูดาวแห่งนี้เช่นเดียวกัน ชื่อของดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ตั้งตามชื่อของ แมธิลด์ ภรรยาของมอริส โลวี ซึ่งเป็นผู้อำนวยการของหอดูดาวปารีสในขณะนั้น

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

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

ลักษณะ

หนึ่งในหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่บน 253 แมธิลด์

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

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

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

ดูเพิ่ม

• รายชื่อหลุมอุกกาบาตบน 253 แมธิลด์

เชิงอรรถ

หมายเหตุ (1): สำหรับระยะกึ่งแกนเอก a, คาบดาราคติ T และความเยื้องศูนย์กลาง e, อัตราเร็วเฉลี่ยในวงโคจรสามารถหาได้จาก:

$\begin{align} v_o & = \frac{2\pi a}{T}\left[1-\frac{e^2}{4}-\frac{3e^4}{64} - \dots \right] \\ & = 18.31\ \mbox{km/s} \left[ 1 - 0.0177 - 0.00008 - \cdots \right] \\ & \approx 17.98\ \mbox {km/s} \\ \end{align}\!\,$

ดูเพิ่มที่: H. St̀eocker, J. Harris (2541). Handbook of Mathematics and Computational Science. Springer. pp. หน้า 386. ISBN 0-387-94746-9. 

หมายเหตุ (2): สำหรับดาวเคราะห์น้อยที่มีมวล m, รัศมี r และ G เป็นค่านิจโน้มถ่วงสากล จากกฎของนิวตันจะได้ว่า แรงโน้มถ่วงที่พื้นผิว g มีค่าเท่ากับ:

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

หมายเหตุ (3): สำหรับแรงดึงดูดที่พื้นผิว g และรัศมี r จะมีความเร็วหลุดพ้นคือ:

$\begin{align} v_e & = \sqrt{2gr} \\ & = \sqrt{2 \cdot 0.0025\ \mbox{m/s}^2 \cdot 52800\ \mbox{m}} \\ & = 16.2\ \mbox{m/s} \\ \end{align}$

หมายเหตุ (4): สำหรับดาวเคราะห์น้อยที่มีอัตราสะท้อนกลับของแสง α, ระยะกึ่งแกนเอก a, อัตราปล่อยรังสีอินฟราเรด ε (~0.9), ความสว่างของแสงอาทิตย์ $L_0$ และ σ เป็นค่าคงตัวของสเตฟาน-โบลทซ์แมนน์ จะมีอุณหภูมิเฉลี่ย T คือ:

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

ดูเพิ่มที่: Torrence V. Johnson, Paul R. Weissman, Lucy-Ann A. McFadden (2550). Encyclopedia of the Solar System. Elsevier. pp. หน้า 294. ISBN 0-12-088589-1. 

แหล่งข้อมูลอื่น

• Bowell, Ted; and Koehn, Bruce (2 กันยายน 2550). "The Asteroid Orbital Elements Database". Lowell Observatory. ftp://ftp.lowell.edu/pub/elgb/astorb.html. เรียกข้อมูลเมื่อ 2 กันยายน 2550. 
• Staff (28 สิงหาคม 2550). "Discovery Circumstances: Numbered Minor Planets". Minor Planet Center. http://cfa-www.harvard.edu/iau/lists/NumberedMPs.html. เรียกข้อมูลเมื่อ 2 กันยายน 2550. 
• Hall, Alan. "NEAR-ing Mathilde", Scientific American, 30 มิถุนายน 2540. สืบค้นวันที่ 29 สิงหาคม 2550