a Hold és alakzatai, a bolygók, az üstökösök, a mélyég-objektumok, a változó- és kettőscsillagok mellett a Naprendszer parányai, a kisbolygók is időről időre a lelkes amatőrök étlapjára kerülnek. Megfigyelésük nehéz: fényrendjük kedvezőtlen, látszó átmérőjük a kisbolygóöv legnagyobbjait leszámítva az amatőrtávcsövek felbontási határa alatt van. Az aszteroidákat nem a látványukért, hanem a megfigyelésben rejlő kihívások, valamint az „eszmei érték” miatt szoktuk felkeresni.
Bár látványuk nem indokolja, a társadalom mégis igen élénk érdeklődést mutat az aszteroidák iránt. Kulturális hatásuk egyértelmű, ha ránézünk a világ vallási térképére: egymilliárd-kilencszázmillió muzulmán számára az egyik legszentebb ereklye a Kába keleti falába épített Fekete kő, egy réges-régen hullott meteorit. Az iszlám szerint azért fekete, mert Ádám és Éva idejében hullott, s magába szívta az eredendő bűnt. Az aszteroidanapot az 1908-as tunguszkai -esemény évfordulóján, június 30-án tartják, s olyan neves közszereplők hívták életre, mint Brian May vagy Stephen Hawking.
Ebben a hosszabb lélegzetű cikkben áttekintjük a kisbolygók kutatásának múltját és jelenét, s megvizsgáljuk, hogy veszélyt jelentenek-e ránk.
Mese a hőskorról (1801–1868)
Az első ismert kisbolygó, az 1801-ben felfedezett Ceres (2006 óta törpebolygó) után a XIX. század első évtizedében további hármat fedeztek fel, ezeket bolygókként tartották számon, s a kérdésben konszenzus alakult ki a csillagászok között. Egy 1828-as csillagászati és földrajztudományi, bevezető jellegű tankönyvben tizenegy bolygót sorolnak fel: a Merkúrtól az Uránuszig ma is ismert hetet, majd a négy legnagyobb égitestet a Mars és a Jupiter pályája között. Ezek felfedezésük sorrendjében: Ceres, Pallas, Juno, Vesta. Az 1840-es évekig a lista változatlan maradt, azonban a Neptunusz felfedezése környékén indult be igazán a kisbolygóláz. 1851-ben már 15 aszteroidát ismertek a csillagászok. Ez egy hasonló válságot idézett elő, mint a Pluto kapcsán jól ismert „lefokozási” ügy: a planéták száma roppant gyors ütemben gyarapodott, miközben az új „bolygók” halovány, szabad szemmel nem is látható, csillagszerű pontok voltak csupán, éles kontrasztban a „rendes” bolygók egyértelmű részleteket és alakzatokat mutató megjelenéséhez képest. A problémákat tetézte, hogy az új bolygóknak szimbólumokat is kellett találni, folytatva a csillagászat e szép, egyébként máig bevett szokását. Igen ám, de ezeknek a szimbólumoknak a célja éppen az életünk egyszerűsítése lenne. Tíz szimbólumot (nyolc bolygó + Nap + Hold) még könnyen megjegyez az ember, de huszonötöt, netán százat? Ezt a problémát oldotta fel a lényegében máig használt kisbolygó-katalogizálás bevezetésével a német Johann Franz Encke 1851-ben. Új szimbólumok helyett bekarikázott számokat használt – igaz, nem a ma elfogadott sorrendben, illetve a már említett négy elsőként felfedezett aszteroidát továbbra is a bolygók közé sorolta.
Mai szemmel talán meglepő lehet, milyen gyorsan terjedt el az új rendszer a csillagászok között, igazolva, hogy a világ már a XIX. század közepén is igen összekapcsolt volt. A Német Szövetség (az egységes császárságot megelőző laza német államszövetség) mellett Franciaország, Anglia valamint az USA számos csillagásza 1852-ben megegyezett Encke rendszerének használatáról. Az új szisztéma hamarosan hivatalossá vált: Az amerikai The Astronomical Journal gyakorlatilag azonnal átvette, az angol Greenwichi Királyi Csillagvizsgáló, illetve a francia Párizsi Csillagvizsgáló 1858-tól megjelent kiadványaiban már az Encke-féle osztályozást használta. Talán éppen az egységes német állam hiánya miatti bonyodalmak, államközi komplikációk folytán meglepő módon éppen a németek voltak az utolsók a sorban: sporadikus próbálkozások után 1861-től az Astronomische Nachrichten is a számozás mellett tette le a garast.
Hogyan lettek bolygókból kisbolygók?
Nos, az angolok egy rövid kitérőtől eltekintve (1841) következetesen aszteroidáknak nevezték az új égitesteket, leszámítva a nevezett évet, amikor a minor planet, azaz kisbolygó kifejezést használta a The Nautical Almanac and Astronomical Ephemeris az 1845-ös évre vonatkozó előrejelzéseiben. A német kleine Planeten (sic) 1854-ben fordul elő első ízben, majd 1861-től a kleine Planete a Planete alosztályaként jelenik meg az Astronomische Nachrichten folyóiratban. A Párizsi Obszervatórium 1866-ban vezeti be a petites planetes kategóriát, szintén mint a bolygók egy alosztálya, ugyanakkor a
„négy nagy” mint planetes is felsorolásra kerül. 1868-ban a kettős listázás megszűnik, az égitestek már csak mint kisbolygók szerepelnek a katalógusokban.
Az amerikaiak minden jel szerint nehezen tudták eldönteni, hogy a kontinentális vagy az angolszász óvilág szokásait kövessék: 1868-ig asteroids, majd 1892-ig small planets néven hivatkoznak a kisbolygókra. Ekkor visszaváltanak az asteroids-ra, de 1900-tól a minor planet nevet preferálják. 1929-ben, a világválság évében aztán (talán a tintával való spórolás gyanánt, ki tudja) végleg megállapodnak az asteroids-nál.
A kisbolygók XIX. század közepi lefokozása tehát kezdetben nem fizikai megfontolások alapján történt, hanem a számosságukból fakadó kényelmetlenségek elkerülése végett. Ez már csak azért is így volt, mert a négy nagy aszteroidát valós méretüknél jóval nagyobbnak (2-3000 kilométeres átmérőjűeknek gondolták, azt ugyanakkor már korán felfedezték, hogy sok mindenben különböznek az addig ismert planétáktól. Amíg számuk kevés volt, mindez nem okozott nagy problémát a csillagászok között. Az emberi pszichológia működése határozottan tetten érhető a helyzeten. A kleine Planeten elnevezés terjedésével érdekes összefüggés fedezhető fel a bolygók jegyzett átmérőivel: Simon von Stampfer 1855-ben számolt becslései vagy tizedére vágták vissza azokat.
Az aszteroidaöv kifejezés szinte azonnal elterjedt a felfedezések ütemének látványos felgyorsulásával. Az eredetükre vonatkozó korabeli elmélet bemutatásához idézzük fel Jules Verne Hector Servadac (1875) regényének szövegét:
Október 17-én az üstökös ismét a teleszkopikus csillagok zónájában haladt (…) Ez a milliárdnyi csillag valószínűleg a Mars és a Jupiter között keringő valamelyik bolygó szétrobbanásából származott.
Az eredeti francia szöveg egyébként kicsit másként fogalmaz:
(…) la moitié de cette zone dans laquelle gravitent ces astéroïdes, dont l’origine est due probablement à l’éclatement de quelque planète qui gravitait entre Mars et Jupiter, (…)
Verne a „zóna, amelyben az aszteroidák keringenek” kifejezést használja. A Bartócz-féle fordítás teleszkopikus csillaga az aszteroida szó igen kifejező, annak korai, Herscheltől származó jelentéstartalmát meghagyó magyarítása.
Precíz, mindenki által elfogadott bolygó, kisbolygó, illetve az újonnan létrehozott törpebolygó kategóriákra vonatkozó definíciókat csak 2006-ban fogadott el a Nemzetközi Csillagászati Unió. Ezek alapján bolygó az, ami:
- Csillag vagy csillagmaradvány körül kering.
- Elég nagy a tömege, hogy hidrosztatikus egyensúlyban legyen, de nem elég nagy, hogy a belsejében beinduljon a magfúzió.
- Gravitációjával kisöpört a pályájáról minden hozzá hasonló méretű égitestet.
Törpebolygó az, ami a harmadik feltételt nem teljesíti, s kisbolygó vagy aszteroida az, ami csak az elsőt.
Mit tudunk az aszteroidákról ma?
A megfigyelőcsillagászat fejlődésével, valamint a robotika forradalmával az aszteroidákról alkotott tudásunk is rendkívüli mértékben nőtt. Az elkövetkezőkben röviden összefoglaljuk mai ismereteinket. A Mars és a Jupiter közötti objektumokra koncentrálunk.
A már említett aszteroidaöv (kisbolygóöv) léte mögött, ahogyan Verne írta, korábban egy szétesett bolygó nyomait vélték felfedezni. Ez azonban azóta megdőlt, mivel számítások szerint a Jupiter gravitációs ereje nem volna elég egy ekkora égitest szétszakításához. Ráadásul ma már tudjuk, hogy az aszteroidák igen különböző összetételűek lehetnek, ami kevésbé valószínű egy közös bolygóból való származás esetén.
A modern magyarázat azonban nem túl különböző. Ma úgy gondolják, hogy a kisbolygóövben a Jupiter vonzása hatására a bolygókeletkezés megakadt. A korai Naprendszer egy hatalmas gáz- és porködből keletkezett. Ez kezdetben lassan forgott középpontja körül, majd a gravitáció hatására elkezdett összehúzódni. A perdületmegmaradás törvényének értelmében ahogyan egyre kisebb lett a köd sugara, úgy nőtt a forgás üteme. Ez a gyorsuló forgás fokozatosan kilapította a ködöt, valahogy úgy, ahogyan az ügyes olasz pékek „lapossá pörgetik” kezükkel a pizzatésztát. Ebben a lapos korongban aztán a nagyobb anyagcsomók egyre több gázt és port vonzottak magukhoz, s kialakultak a bolygócsírák. Egyébként ezért helyezkedik el nagyjából minden egy síkban a Naprendszerben.
A Jupiter azonban olyan nagyra nőtt, hogy a Mars és közte lévő térségben nem tudott bolygó formálódni. Úgy gondolják, hogy kezdetben (4,5 milliárd éve) egy teljes földtömegnyi törmelék volt a nevezett területen, a Jupiter azonban néhány millió év alatt kilökte onnan szinte az összes anyagot. Ami maradt, már túl ritka és túl kevés volt ahhoz, hogy valódi bolygó alakulhasson belőle. A megmaradt törmelék mennyisége azóta nagyjából változatlan, érdemi változás egyik irányba sem történt.
Sokszor mondják a népszerű ismeretterjesztő műsorokban, hogy a kisbolygók az ősi Naprendszer maradványai, afféle kozmikus kövületek. Ez azonban erős túlzás. Az elmúlt négy és félmilliárd évben az aszteroidák is átéltek ezt-azt: a nagyobbak pár millió vagy tízmillió évig hűltek, eközben rétegződött bennük az anyag, mikrometeoritok bombázták őket, a Nap sugárzása folyamatos volt, valamint legalább részben újra megolvadtak majd megszilárdultak, ha komolyabb ütközésekre került sor köztük. Ez a fejlődés megváltoztatta szerkezetüket, s már nem olyanok, mint az ősi Naprendszer idején lehettek.
Méretük elképesztően változatos. Az öv teljes tömegének 39%-át a ma már törpebolygóként (akárcsak a Pluto) számontartott Ceres teszi ki, amelynek 950 kilométeres átmérője tekintélyt parancsoló. Törpebolygóságát, mint említettük, gömb alakjával érdemelte ki. A Pallas, Juno és Vesta további 23%-ot tesz ki az öv tömegéből, alakjuk azonban már láthatóan nem gömbszerű, inkább tojásra vagy rögbilabdára hasonlít, átlagos átmérőjük nem éri el a 600 kilométert. Ezek azonban még mindig óriások: az átlagos aszteroida „csupán” 1 kilométer átmérőjű.
Talán meglepő, de kisbolygóknak lehetnek holdjai (ezt egyébként még az említett Verne-regény is felveti). 2022 januárjáig bezárólag 457 kisbolygóról sejtik vagy erősítették meg hold(ak) meglétét. Az első egyértelmű megerősítés 1993-ban történt, amikor a Galileo űrszonda elhaladt a (243) Ida kisbolygó mellett – bizony, a név előtti zárójelbe tett szám az Encke-féle jelölés egyenesági leszármazottja. A krumpli alakú Ida (60x25x19 kilométeres dimenziók) körül a viszonylag gömb alakú (1,6x1,4x1,2 kilométeres dimenziók) Dactyl kering. A holdacska 20 óránként kerüli meg „anyabolygóját”. A jelenleg ismert legtöbb kísérő a (130) Elektra körül kering, őt három udvarló rajongja körbe.
Érdeklődő olvasóink mélyebben elmerülhetnek a témában a kisbolygókról szóló korábbi cikkünkben.
Veszélyesek az aszteroidák?
Számos hollywoodi alkotás boncolgatta már a becsapódó kisbolygók jelentette veszélyt több-kevesebb sikerrel és realitásérzékkel. A leghíresebb (és tudományos szempontból legkevésbé értelmezhető) ezek közül egyértelműen az 1998-as Armageddon, de emlékezetes még a szintén ’98-as Deep Impact. Az újabbak közül a szatirikus Ne nézz fel! (2021) aratott sikert a nézők között.
Az aszteroidák becsapódásától való félelem meglepően régi, igaz, némi csavar ebben az állításban is van. A XX. századig sokkal inkább az üstökösöktől rettegtek. 1910-ben a csillagászat híres népszerűsítője, a francia Camille Flammarion elhíresztelte, hogy a közelgő Halley-üstökösből kiszabaduló ciángáz elpusztít minden életet a Földön (ezt egyébként már a korban cáfolták a hivatásos kutatók). George Allan England 1912-13-ban kiadott Sötétség és Hajnal posztapokaliptikus sorozatában – bár okát nem nevezik meg – egy több száz kilométeres kráter tátong az Egyesült Államokban. 1916-ban Dániában mutatták be a Világvége című, több mint egyórás némafilmet, ami egy üstökös becsapódásáról és annak utóéletéről szól. A becsapódás mint horrorelem alkalmazása az 1980-ban publikált Alvarez-elmélet után lett igazán népszerű, ami a 66 millió éve történt kréta-tercier kihalási eseményt magyarázta egy Földbe csapódó hatalmas aszteroidával. Ez a becsapódás pusztította ki többek között a dinoszauruszokat is. Az elmélet igen stabil lábakon áll, azóta megtalálták a becsapódási krátert is a mexikói Yucatán-félszigeten.
A csillagászok folyamatosan megfigyelik a potenciálisan veszélyesnek ítélt kisbolygókat. Ez megállapodás szerint azokat az aszteroidákat jelenti, amik az elkövetkező száz évben 19,5 átlagos Föld–Hold-távolságon belül megközelítik a Földet, és 140 méteresnél nagyobb átmérőjűek. 2022 novemberéig 2304 ilyen aszteroidát tartottak számon. Ezek elég nagyvonalú kritériumoknak tűnnek. Az elégtelen információk és a rengeteg változó (bolygók és más kisbolygók apró gravitációs hatásai) miatt azonban könnyen megeshet, hogy a pályákban bekövetkező változások folytán az elkövetkező évszázadokban egy-egy ilyen aszteroida pályája mégis metszi majd a Földét. Innen a potenciális veszély.
Külön listázzák az olyan kisbolygókat, amelyek az elkövetkező 100 évben 0,2%-nál nagyobb eséllyel csapódhatnak be. Jelenleg 14 ilyet ismerünk, a lista azonban folyamatosan változik az intenzív méréseknek köszönhetően. A hírhedt (99942) Apophis például már nincs rajta. Jelenleg az igen unalmas „nevű” 2010 RF12 kisbolygó a legveszélyesebb 10%-os becsapódási esélyével, igaz, csupán 7 méteres átmérőjével nagy veszélyt nem jelenthet.
Amikor egyes médiumok aszteroidákkal riogatnak, érdemes egyszerűen elgörgetni. Ha a Magyar Csillagászati Egyesület hivatalos oldalán, a csillagaszat.hu-n vagy a Svábhegyi Csillagvizsgáló blogján nincs rajta a hír, akkor lényegtelen. Ha pedig igaz, akkor a magyar sajtó úgyis az MCSE-től vagy tőlünk veszi át.
Akik még mindig félnek
Végezetül szenteljünk néhány szót az aszteroidák elleni védekezésnek, hangzatos nevén bolygóvédelemnek.
Minden probléma elhárításában a megelőzés a legfontosabb. Ez jelen esetben azt jelenti, hogy időben fedezzük fel a becsapódó kisbolygókat. Az előző szakaszban említettük, hogy a csillagászok folyamatosan monitorozzák az égboltot. Ennek ellenére jelen cikk írásakor mindössze nyolc becsapódó égitestet fedeztek fel földetérés előtt. Becsületünkre váljék, hogy ebből három magyar volt: a Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet kutatója, Sárneczky Krisztián 2022-ben, 2023-ban és 2024-ben is órákkal a becsapódás előtt fedezett fel kisbolygót. Ezek persze apró, legfeljebb néhány méteres kövecskék voltak, amik nagyrészt vagy teljesen elégtek a légkörben.
A probléma részben a nehéz megfigyelhetőség. Az aszteroidák és üstökösök, ha közel vannak a Földhöz, sajnos közel látszanak a Naphoz is. Ez sokszorosan megnehezíti a felfedezésüket: épp oda nem látunk, ahová néznünk kellene. Biztató hír, hogy az 1 kilométeresnél nagyobb aszteroidákat jól ismerjük már, csekély az esélye annak, hogy a közeljövőben egy ilyen találna el bennünket. Az emberi civilizáció tehát nincs becsapódás által veszélyeztetve.
A pár száz méteres kozmikus kövek azonban még elég nagyok ahhoz, hogy komplett országrészeket pusztítsanak el, ezekből pedig sokat nem ismerünk. Annyi biztos, hogy az egyes amerikai filmekből ismert atomot a bestiáknak módszer nem fog működni. A kisbolygók általában nem annyira masszívak, mint egy földi szikla. Ha felrobbantjuk, milliárdnyi apró darabra hullanak, amik aztán órák (!) leforgása alatt ismét összeállnak, és mintha mi sem történt volna, folytatják útjukat a Föld felé. Ez a nyomasztó igazság mára számtalan számítógépes szimuláció által nyert bizonyítást.
A realisztikus megoldásokban az idő a kulcs. Egyetlen nagy erőhatás helyett finom, cserébe sokáig tartó beavatkozások tűnnek a legcélszerűbbnek. Ezek egyike a jelenleg legkevésbé kivitelezhető, de talán leghatékonyabb variánsa az elektromágneses ágyú. Ez egy nagy ágyúcső, amiben elektromágnesekkel felgyorsítanak egy lövedéket. A lövedékbe az aszteroidából kitermelt köveket és más érceket töltik, majd az űrbe lövik. Ezt addig csinálják, amíg a kisbolygó pályája kellően el nem térül.
Alternatív és hasonló megoldás földi űrszondáról indított lövedék(ek) felhasználása. A 2022-es DART kísérletben a NASA kutatói egy 610 kilogrammos lövedéket lőttek a (65803) Didymos aszteroida holdacskájába, a Dimorphosba. A cél az volt, hogy a Dimorphos keringési idejét legalább 73 másodperccel megrövidítsék, ezt jócskán túlteljesítették az elért 32 perccel.
További megoldás lehet az úgynevezett gravitációs traktorok alkalmazása. A kevésbé életszerű tervben az aszteroida mellett keringő nagy tömegű tárggyal térítenék el méterről méterre a kiválasztott objektumot, remélve, hogy érdemi hatást ér el.
Végszó
A kisbolygók modern értelemben vett megértése a XIX. század közepén kezdődött, s a folyamat azóta is tart. Megfigyelésük roppant fontos: részben saját biztonságunk érdekében, részben pedig azért, mert általuk a Naprendszer keletkezéséről is tanulhatunk, ha kisebb mértékben is, mint azt korábban hitték. Amennyiben földi dolgainkat szerencsésen alakítjuk, úgy már élnek azok az emberek, akik számára az űrbeli ércbányászat valóság lesz.
Talán egyik fiatal (vagy kevésbé fiatal?) olvasónk pedig saját lábaival fog egy kisbolygó felszínén állni. Ki tudja, mit tartogat a jövő?
Szerző: Bacsó Zétény, Amatőrcsillagász, Korábbi diákolimpikon
Svábhegyi Csillagvizsgáló