(10) Hygiea

(10) Hygiea – duża planetoida krążąca w pasie planetoid w Układzie Słonecznym, czwarta pod względem objętości i masy w pasie głównym. Posiada nieco wydłużony kształt, wymiary 350–500 km i masę szacowaną na 2,9% łącznej masy pasa planetoid^[4]; jest to największe ciało z klasy ciemnych planetoid typu C z węglistą powierzchnią.

(10) Hygiea

Zdjęcie planetoidy wykonane przez Very Large Telescope
Odkrywca	Annibale de Gasparis
Data odkrycia	12 kwietnia 1849[1]
Numer kolejny	10
Charakterystyka orbity (2024-10-17)
Przynależność obiektu	pas główny, rodzina Hygiea
Półoś wielka	3,1413[1] au
Mimośród	0,1104[1]
Peryhelium	2,7944[1] au
Aphelium	3,4883[1] au
Długość węzła wstępującego	283,1485[1]°
Argument perycentrum	312,6300[1]°
Anomalia średnia	145,9364[1]°
Okres obiegu wokół Słońca	5 lat 207 dni 9[1] godzin
Średnia prędkość	16,75[a] km/s
Inklinacja	3,83[1]°
Charakterystyka fizyczna
Średnica	530×407×370 ± 7 km[2] średnia: 407 ± 7[1] km
Masa	(8,67 ± 0,15)×1019[2] kg
Średnia gęstość	2,6 g/cm3
Okres obrotu	ok. 13,828[1] h
Albedo	0,0717[1]
Jasność absolutna	ok. 5,64[1]m
Typ spektralny	C[1]
Średnia temperatura powierzchni	średnia ~164 K maks. –26 °C = 247[3] K
Satelity naturalne	prawdopodobnie nie posiada

Mimo swoich rozmiarów obserwowana z Ziemi Hygiea jest bardzo słabo świecącym obiektem. Jest to spowodowane ciemną barwą jej powierzchni i odległością od Słońca, większą niż średnia dla planetoid pasa głównego. Z tego powodu astronomowie zaobserwowali kilka mniejszych planetoid wcześniej, zanim 12 kwietnia 1849 Annibale de Gasparis odkrył Hygieę^[5]. W większości opozycji Hygiea ma obserwowaną wielkość gwiazdową o 4^m większą niż Westa i jest widoczna przez teleskop optyczny o średnicy co najmniej 100 mm. Jednak gdy opozycja przypada w peryhelium jej orbity, może być widoczna przez lornetkę 10×50.

Odkrycie i nazwa

Hygieę odkrył Annibale de Gasparis 12 kwietnia 1849 roku w Neapolu w dzisiejszych Włoszech^[6]. Była to pierwsza z dziewięciu odkrytych przez niego planetoid^[7]. Dyrektor obserwatorium neapolitańskiego, Ernesto Capocci, nazwał tę planetoidę Igea Borbonica („Hygieia Burbonów”) na cześć dynastii panującej w Królestwie Obojga Sycylii, w którym znajdował się wówczas Neapol^[8].

Jednak już w 1852 John Russell Hind napisał^[8]:

jest powszechnie nazywana Hygeia, niepotrzebny dodatek ‘Borbonica’ jest pomijany.

Nazwa pochodzi od Higiei, greckiej bogini uosabiającej zdrowie, córki Asklepiosa (rzymskiego Eskulapa)^[9]. W dziewiętnastym wieku często spotykana była pisownia Hygeia, na przykład w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society^[10].

Charakterystyka fizyczna

Rozmiary pierwszych 10 odkrytych planetoid w porównaniu z Księżycem (w tle). Hygiea pierwsza z prawej.

Robocza propozycja definicji planety z 2006 uwzględniała Hygieę jako kandydatkę na planetę^[11]

Na podstawie analizy spektralnej powierzchni Hygieę uważa się za zbudowaną z pierwotnej materii zawierającej proste związki węgla, podobnej w składzie do meteorytów z grupy chondrytów węglistych. Na jej powierzchni wykryto minerały uwodnione, co może wskazywać na obecność w przeszłości lodu wodnego, który był poddany wystarczającemu ogrzewaniu, aby się stopić^[9]. Prymitywny skład powierzchni wskazuje, że Hygiea nie uległa stopieniu we wczesnym okresie formowania się Układu Słonecznego^[9], w przeciwieństwie do innych dużych planetozymali, takich jak ten, z którego powstała (4) Westa.

Jest to największe ciało rodziny planetoidy Hygiea i zawiera niemal całą masę (ponad 90%) tej rodziny. Jest to też największy obiekt wśród ciemnych planetoid klasy C, które dominują w zewnętrznym pasie planetoid, rozciągającym się poza przerwą Kirkwooda leżącą 2,82 j.a. od Słońca. Hygiea wydaje się mieć kształt znacznie spłaszczonej elipsoidy obrotowej, o średniej średnicy 444 ± 35 km oraz stosunku osi 1,11^[9]. Wydłużenie to jest o wiele większe niż u innych obiektów z „wielkiej czwórki” planetoid z pasa głównego, którą stanowią oprócz Hygiei: (2) Pallas, (4) Westa i planeta karłowata Ceres. Hygiea jest najmniejszą z tych czterech i, podobnie jak Ceres, ma stosunkowo niską gęstość^[2], co bardziej upodabnia ją do lodowych księżyców Jowisza lub Saturna niż planet grupy ziemskiej, czy też planetoid kamiennych.

Choć jest największym ciałem w swoim obszarze, ze względu na jej ciemną powierzchnię i odległość od Słońca większą niż średnia dla planetoid pasa głównego, przy obserwacjach z Ziemi Hygiea wydaje się bardzo słaba. Spośród pierwszych dwudziestu trzech odkrytych planetoid jest trzecia od końca pod względem jasności; tylko (13) Egeria i (17) Thetis mają większą średnią wielkość gwiazdową w opozycji^[12]. W większości opozycji Hygiea ma magnitudo około 10,2^[12], o około cztery wielkości więcej niż Westa, a jej obserwacja wymaga teleskopu o średnicy co najmniej 100 mm^[13]. Jednakże w opozycji przypadającej na peryhelium orbity planetoidy, Hygiea może być dużo jaśniejsza, osiągając wielkość gwiazdową nawet 8,6^m[14]. To pozwala obserwować ją przez lornetkę 10×50^[15].

Co najmniej 5 okultacji gwiazd przez Hygieę było obserwowanych przez astronomów^[16], ale wszystkie przez najwyżej kilku niezależnych obserwatorów, przez co uzyskano niewiele wiadomości o jej kształcie. Obserwacje przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble’a wykluczyły obecność jakichkolwiek orbitujących towarzyszy o średnicy większej niż 16 km^[17].

W publikacji w Nature Astronomy z 2019 r. zespół astronomów przedstawił badania, z których wynika, że Hygiea jest niemal idealnie sferyczna, co pozwalałoby zakwalifikować ją do kategorii planet karłowatych^[18].

Orbita i obrót

Ruch orbitalny Hygiei względem Jowisza w obracającym się układzie odniesienia; Jowisz zatacza w nim małą fioletową pętlę (u góry po prawej)

Orbita Hygiei (animowana) w porównaniu z orbitami planet wewnętrznych i Jowisza

Właściwości Hygiei są najsłabiej poznane spośród obiektów „wielkiej czwórki” pasa planetoid. Jej orbita przebiega znacznie bliżej płaszczyzny ekliptyki niż Ceres, Pallas lub Interamnii^[9], ale jest bardziej eliptyczna niż w przypadku Ceres lub Westy, z mimośrodem około 12%^[1]. Jej peryhelium ma bardzo podobną długość ekliptyczną do peryhelium Westy i podobną do peryhelium Ceres, ale jej węzły wstępujący i zstępujący są położone odwrotnie niż dla tych obiektów^[1][19][20]. Choć jej peryhelium jest bardzo blisko średnich odległości Ceres i Pallas, kolizja Hygiei i jej większych towarzyszek jest niemożliwa, ponieważ przy równej odległości od Słońca są zawsze po przeciwnych stronach ekliptyki. W 2056 r. Hygiea zbliży się na odległość 0,026 j.a. od Ceres^[20], a następnie w 2063 przejdzie w odległości 0,020 j.a. od Pallas^[21]. W aphelium Hygiea dociera do zewnętrznego skraju pasa planetoid, osiągając peryhelia planetoid z rodziny Hildy, które krążą w rezonansie 3:2 z Jowiszem^[22]. Wpływ przyciągania Hygiei jest uwzględniany przez Minor Planet Center przy obliczeniu perturbacji orbit mniejszych ciał^[23].

Hygiea rotuje wolno – na jeden obrót potrzebuje 13,828 godzin^[1], podczas gdy dla dużych planetoid typowe są wartości od 6 do 12 godzin. Jej kierunek obrotu jest w chwili obecnej niepewny ze względu na dwojaką możliwość interpretacji krzywej blasku, którą utrudnia długi okres obrotu: w ciągu pojedynczych nocy teleskop w najlepszym razie zaobserwuje tylko część pełnego obrotu; uważa się, że obrót może być wsteczny^[9]. Analiza krzywej blasku wskazuje, że biegun obrotu Hygiei wskazuje kierunek o współrzędnych ekliptycznych (β, λ) = (30°, 115°) lub (30°, 300°) z niepewnością 10°^[24]. W obu przypadkach oznacza to nachylenie osi około 60°.

Zobacz też

• lista planetoid 1–1000
• lista ponumerowanych planetoid

Uwagi

1. Średnia prędkość w ruchu orbitalnym to iloraz długości orbity przez okres obiegu: ${\displaystyle v=4aE(e)/T,}$ gdzie ${\displaystyle E(e)}$ to zupełna całka eliptyczna drugiego rodzaju (w innej konwencji zapisu argumentem jest kwadrat mimośrodu, nie zmienia to jednak postaci funkcji).