梅西尔德星

梅西尔德星
	会合-舒梅克号拍摄到的梅西尔德星
发现
发现者	约翰·帕利扎
发现日期	1885年11月12日
编号
其它名称	A915 TN; 1949 OL1
小行星分类	主带小行星
轨道参数
	历元 2005年1月30日（JD 2453400.5）
远日点	501.334 Gm; 3.35121 AU
近日点	290.564 Gm; 1.94230 AU
半长轴	395.949 Gm; 2.64676 AU
离心率	0.266157
轨道周期	1572.787 d ; （4.31 yr）
平均轨道速度	17.98 km/s
平近点角	111.960°
轨道倾角	6.738°
升交点黄经	179.633°
近日点参数	157.475°
物理特征
大小	52.8 km; (66×48×46 km)
质量	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
自转周期	17.406±0.010 d; （17 d 9 h 45 min）
反照率	0.0436
温度	~174 K
光谱类型	Cb
绝对星等(H)	10.20

梅西尔德星（253 Mathilde）是一颗位于小行星带的小行星，直径大约50公里，由约翰·帕利扎于1885年所发现。梅西尔德星拥有一个椭圆形的轨道，公转周期则超过4年。

这颗小行星以一个不寻常的速度缓慢自转，需要17.4天才绕著它的轴心旋转一圈。梅西尔德星是一颗原始C-型小行星，这意味小行星的表面具有较高比例的碳，导致它的表面相当黑暗，只有4％的光线被反射出去^[10]。

会合-舒梅克号在1997年6月近距离通过梅西尔德星，当时太空船正在前往爱神星。在飞越梅西尔德星时，太空船针对小行星的一个半球进行拍摄，显示梅西尔德星表面布满许多大型的陨石坑。直到罗塞塔号在2010年飞越鲁特西亚为止，梅西尔德星是太空船近距离探测过最大的一颗小行星，也是第一颗被太空船近距离探测过的C-型小行星。

观测史

奥地利海军天文台的主管约翰·帕利扎在1880年获得在新落成维也纳天文台担任助理的机会。虽然接受这个工作代表约翰·帕利扎遭到降职，但是反过来，他将有机会使用新型的27英寸（690公釐）折射望远镜，它在当时是世界上最大的望远镜。当时帕利扎已经发现27颗小行星，后来在维也纳工作时，他继续利用27英寸（690公釐）及12英寸（300公釐）望远镜在退休之前另外发现94个小行星^[11]。

约翰·帕利扎在1885年11月12日发现梅西尔德星。这颗小行星最初的轨道根数是由V·A·勒伯夫所计算出来的，他是另一位在维也纳天文台工作的奥地利天文学家。勒伯夫建议将该小行星命名为梅西尔德，这是巴黎天文台副主任莫里斯·洛伊（Maurice Lœwy）妻子的名字^[1]^[12]。

地面观测在1995年确定梅西尔德星是一颗C-型小行星，天文学家还发现它拥有一个特别长的自转周期^[12]。

会合-舒梅克号在1997年6月27日以1,212公里的距离通过梅西尔德星，当时太空船的移动速度为9.93公里/秒。这次探测让太空船拍摄超过500张小行星表面的照片，并提供天文学家更准确的数据来确定这颗小行星的大小与质量（根据太空船受到的引力摄动）^[5]。然而太空船只对梅西尔德星的一个半球拍摄照片^[13]。梅西尔德星是第3颗被太空船近距离拍摄照片的小行星，晚于小行星951及艾女星。

性质

梅西尔德星非常黑暗，它的反照率类似新鲜的沥青^[14]，天文学家认为梅西尔德星与CI1或CM2碳质球粒陨石拥有相同成份，表面主要是层状矽酸盐矿物^[15]。该小行星表面充满大量的撞击坑，煤矿也分布在一些撞击坑附近^[16] 。梅西尔德星表面两个最大的撞击坑是石狩（29.3公里）与卡鲁（33.4公里），它们都比小行星的平均半径还宽^[4]。天文学家根据撞击坑尖锐的边缘，认为它们导致大量的物质从小行星表面脱离出来^[10]。撞击坑的亮度及颜色并无差异，也没有出现分层情况，所以这颗小行星的内部必定十分均匀。有迹象显示物质会沿著撞击坑朝下方移动^[4]。

根据会合-舒梅克号的探测结果，梅西尔德星的密度为1300公斤/立方公尺，不到一个典型碳质球粒陨石的一半，这显示梅西尔德星可能是非常松散的碎石堆^[5]，这与天文学家借由配备调适光学系统的地面望远镜研究几颗真正的C-型小行星（欧仁妮、休神星、林神星和赫女星）之后的结果一致。梅西尔德星的内部有高达50％是空洞。然而梅西尔德星表面一条20公里长的断崖显示小行星可能确实拥有一些结构性的力量，所以它的内部可能拥有一些大型结构^[13] 。梅西尔德星内部密度较低，让小行星遭受撞击的力量不易传达出去，有助于表面的高度保持一致^[4]。

梅西尔德星拥有一个椭圆轨道，让它可以抵达小行星带的外侧。然而梅西尔德星的公转轨道完全位于火星与木星公转轨道之间，它并未横跨行星轨道。它也是自转周期最慢的小行星之一，大部分小行星的自转周期都介于2-24小时之间^[17]。由于自转速度慢，因此会合-舒梅克号只能拍摄小行星表面60％的照片。梅西尔德星缓慢的自转速度显示它可能拥有一颗卫星，但是会合-舒梅克号的照片显示在梅西尔德星半径20倍的区域内并未存在任何直径大于10公里的卫星^[18]。

参考文献

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^ 半长轴为a、公转周期为T而偏心率为e，因此平均公转速度为:
${\begin{aligned}v_{o}&={\frac {2\pi a}{T}}\left[1-{\frac {e^{2}}{4}}-{\frac {3e^{4}}{64}}-\dots \right]\\&=18.31\ {\mbox{km/s}}\left[1-0.0177-0.00008-\cdots \right]\\&\approx 17.98\ {\mbox{km/s}}\\\end{aligned}}\!\,$
关于椭圆周长的资讯请参阅: H. St̀eocker, J. Harris. Handbook of Mathematics and Computational Science. Springer. 1998: p. 386. ISBN 0-387-94746-9.
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${\begin{aligned}g&=G{\frac {m}{r^{2}}}\\&=6.67\times 10^{-11}{\mbox{m}}^{3}/{\mbox{kg s}}^{2}\cdot {\frac {1.03\times 10^{17}\ {\mbox{kg}}}{(5.28\times 10^{4}\ {\mbox{m}})^{2}}}\\&=0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\\\end{aligned}}$
^ 表面平均重力为g,半径为r,因此逃逸速度经过计算为:
${\begin{aligned}v_{e}&={\sqrt {2gr}}\\&={\sqrt {2\cdot 0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\cdot 52800\ {\mbox{m}}}}\\&=16.2\ {\mbox{m/s}}\\\end{aligned}}$
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^ 小行星反射率为α、半长轴为a、太阳光度为 $L_{0}$ 、斯特藩-玻尔兹曼常数为σ，而小行星红外线发射率为ε(~0.9），因此平均温度T经过计算为:
${\begin{aligned}T&=\left({\frac {(1-\alpha )L_{0}}{\epsilon \sigma 16\pi a^{2}}}\right)^{\frac {1}{4}}\\&=\left({\frac {(1-0.0436)(3.827\times 10^{26}\ {\mbox{W}})}{0.9(5.670\times 10^{-8}\ {\mbox{W/m}}^{2}{\mbox{K}}^{4})16\cdot 3.142(3.959\times 10^{11}\ {\mbox{m}})^{2}}}\right)^{\frac {1}{4}}\\&=173.7\ {\mbox{K}}\end{aligned}}$
请参阅: 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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参见

梅西尔德星表面特征列表

外部链接

Bowell, Ted; and Koehn, Bruce. The Asteroid Orbital Elements Database. Lowell Observatory. September 2, 2007 [2007-09-02]. ^{[失效链接]}
Staff. Discovery Circumstances: Numbered Minor Planets. Minor Planet Center. August 28, 2007 [2007-09-02]. （原始内容存档于2008-05-10）.
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[moore-1] 1.0 ^1.1 Moore, Sir Patrick. The Wandering Astronomer. CRC Press. 1999. ISBN 0750306939.

[2] 半长轴为a、公转周期为T而偏心率为e，因此平均公转速度为:
${\begin{aligned}v_{o}&={\frac {2\pi a}{T}}\left[1-{\frac {e^{2}}{4}}-{\frac {3e^{4}}{64}}-\dots \right]\\&=18.31\ {\mbox{km/s}}\left[1-0.0177-0.00008-\cdots \right]\\&\approx 17.98\ {\mbox{km/s}}\\\end{aligned}}\!\,$
关于椭圆周长的资讯请参阅: H. St̀eocker, J. Harris. Handbook of Mathematics and Computational Science. Springer. 1998: p. 386. ISBN 0-387-94746-9.

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[6] 小行星的质量为m,半径为r,而G则是重力常数, 根据牛顿万有引力定律得出表面平均重力g为:
${\begin{aligned}g&=G{\frac {m}{r^{2}}}\\&=6.67\times 10^{-11}{\mbox{m}}^{3}/{\mbox{kg s}}^{2}\cdot {\frac {1.03\times 10^{17}\ {\mbox{kg}}}{(5.28\times 10^{4}\ {\mbox{m}})^{2}}}\\&=0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\\\end{aligned}}$

[7] 表面平均重力为g,半径为r,因此逃逸速度经过计算为:
${\begin{aligned}v_{e}&={\sqrt {2gr}}\\&={\sqrt {2\cdot 0.0025\ {\mbox{m/s}}^{2}\cdot 52800\ {\mbox{m}}}}\\&=16.2\ {\mbox{m/s}}\\\end{aligned}}$

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

[9] 小行星反射率为α、半长轴为a、太阳光度为 $L_{0}$ 、斯特藩-玻尔兹曼常数为σ，而小行星红外线发射率为ε(~0.9），因此平均温度T经过计算为:
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