Историю открытия Цереры восстановили по архивам Палермской обсерватории, и она похожа на астрономический детектив. Новый объект заметили случайно, успели проследить за ним всего несколько недель, а затем он исчез в сиянии Солнца. Наблюдений едва хватало для расчета орбиты. Если бы точность Пьяцци не встретилась с математикой Гаусса, первый известный житель главного пояса мог остаться красивой, почти недоказанной находкой.
Кто такой Джузеппе Пьяцци
Пьяцци родился в Понте-ин-Вальтеллина на севере Италии, вступил в орден театинцев и много лет преподавал математику. В Палермо ему доверили кафедру астрономии и создание обсерватории, которая открылась в 1791 году в башне Королевского дворца.
До начала наблюдений ученый провел два года во Франции и Англии, перенимая методы ведущих европейских астрономов. Главным проектом Пьяцци стал точный звездный каталог: его первое издание 1803 года включало координаты 6748 звезд, причем положения 1600 светил определили впервые. В основу легли 116 тысяч наблюдений, проведенных с 1792 по 1802 год. Каждую звезду астроном проверял как минимум в четыре разные ночи. Эта привычка и позволила заметить точку, которой в каталоге быть не должно.
Почему астрономы искали планету между Марсом и Юпитером
В конце XVIII века астрономов увлекла числовая закономерность, известная как правило Тициуса — Боде. Она довольно точно описывала расстояния известных планет от Солнца и оставляла пустое место между Марсом и Юпитером. После открытия Урана, который тоже удачно вписался в последовательность, совпадение показалось особенно убедительным. Строгой физической основы у правила не было, однако оно запустило настоящую охоту.
В 1800 году для охоты выбрали 24 астрономов — «Небесную полицию». Пьяцци числился среди кандидатов, однако приглашение не дошло: Цереру он уже заметил сам.
Как и когда Джузеппе Пьяцци открыл Цереру
Вечером 1 января 1801 года Пьяцци сверял координаты звезд в созвездии Тельца. Новую точку он увидел в 20:43 по местному среднему времени через круг Рамсдена — высокоточный угломерный прибор с телескопом апертурой всего 7,5 см. На измерение звезды при прохождении меридиана оставалось около двух минут. Рядом с ожидаемой звездой появился объект примерно восьмой звездной величины, невидимый невооруженным глазом. На первый взгляд ничего особенного.
На следующую ночь положение точки изменилось, и Пьяцци сначала заподозрил ошибку. Повторные наблюдения 3 и 4 января показали закономерное движение. Кометной дымки астроном не видел, поэтому за осторожным словом «комета» уже угадывалось подозрение о новой планете.
Случайную находку удержала внимательность.
Почему Цереру потеряли после открытия
За 41 день Пьяцци зафиксировал 22 положения Цереры, последнее — 11 февраля. Он не спешил публиковать полный набор данных, поскольку хотел понять природу находки и точнее вычислить орбиту. Одно из ключевых писем путешествовало по охваченной войнами Европе 71 день, а сам астроном заболел. Тем временем Церера приблизилась к Солнцу на земном небе и растворилась в его сиянии. Другие наблюдатели не успели ее уверенно увидеть.
Открытие состоялось, а доказательство исчезло из ночного неба.
Пьяцци назвал новый объект Церерой Фердинандеей — в честь римской богини урожая, особенно почитаемой на Сицилии, и короля Фердинанда. За пределами острова монархическая часть имени не прижилась, поэтому на звездных картах осталась просто Церера.
Как Карл Гаусс рассчитал орбиту Цереры
Теперь телескопам требовалась помощь вычислений.
Полные наблюдения Пьяцци опубликовали осенью, и ими заинтересовался 24-летний Карл Фридрих Гаусс. Для первого расчета он выбрал лишь три позиции: 1 и 21 января, а также 11 февраля. Ученому досталась короткая дуга орбиты всего примерно в три градуса, по которой прежние методы давали разные ответы. Новый способ позволил вычислять путь без предварительного выбора между круговой и параболической орбитами. Полученная эфемерида, таблица будущих положений объекта, направила астрономов в другую часть неба.
Франц Ксавер фон Цах впервые увидел подходящий объект 7 декабря 1801 года, а 31 декабря подтвердил его движение. Через два дня Цереру независимо наблюдал Генрих Ольберс. В феврале следующего года свою находку снова увидел и Пьяцци: потерянный мир вернулся.
Почему Церера стала карликовой планетой
Сначала Цереру приняли за искомую планету между Марсом и Юпитером. После открытия Паллады для похожих тел понадобилось отдельное название. Слово «астероид», то есть звездообразный, подсказали Уильяму Гершелю историк музыки Чарльз Берни и его сын. Гершель ввел термин в научное употребление в 1802 году. Сам Пьяцци считал, что такое имя уменьшает значение его открытия.
Новых объектов становилось все больше, и к 1860-м годам Цереру уже широко относили к астероидам. В 2006 году Международный астрономический союз отнес ее к карликовым планетам. Церера обращается вокруг Солнца и имеет почти круглую форму, однако не расчистила окрестности своей орбиты от других тел. Это крупнейший объект главного пояса и единственная карликовая планета во внутренней части Солнечной системы. Ее диаметр составляет около 940 км, а масса — примерно треть общей массы всего астероидного пояса.
Названия менялись, сама Церера оставалась тем же миром.
Что обнаружила миссия Dawn на Церере
В марте 2015 года автоматическая станция Dawn вышла на орбиту Цереры. До этого зонд исследовал Весту и стал первым аппаратом, вышедшим на орбиту двух внеземных тел. У Цереры он обнаружил лед, богатую солями кору и яркие отложения, оставленные рассолами — следы куда более сложного мира, чем ожидали от астероида.
Особенно загадочным оказался кратер Оккатор диаметром 92 км. Его яркие области состоят главным образом из карбоната натрия и других солей, оставшихся после выхода рассола и испарения воды. Анализ гравитационных данных и тепловые модели указывают на возможный резервуар рассола примерно в 40 км под поверхностью; по оценкам исследователей, он может тянуться на сотни километров. Dawn не видел жидкость напрямую: вывод сделали по совокупности измерений. Водосодержащие соли обезвоживаются на поверхности за несколько сотен лет, поэтому их сохранность говорит, что вещество могло подниматься из недр совсем недавно, хотя действующих извержений аппарат не зафиксировал.
Пьяцци видел лишь слабую движущуюся точку. Спустя два века за ней открылись кратеры, лед, соли и признаки подповерхностных рассолов. Так побочный результат звездного каталога превратился в начало исследования целого класса тел и одной из самых необычных судеб в Солнечной системе.
Ранее Наука Mail рассказала, почему в недрах Цереры могли сохраняться вода, органика и источник химической энергии.