4 Εστία

Ανακάλυψη

Αφού ο Όλμπερς ανακάλυψε την Παλλάδα το 1802, το επόμενο έτος από αυτό που ανακαλύφθηκε και η Δήμητρα, πρότεινε ότι τα δύο αυτά σώματα αποτελούσαν τα υπολείμματα ενός κατεστραμμένου πλανήτη: έστειλε μία επιστολή με την πρότασή του στον Ουίλιαμ Χέρσελ, συνιστώντας μία έρευνα του ουρανού κοντά στα σημεία όπου τέμνονταν οι τροχιές της Δήμητρας και της Παλλάδας για την ανακάλυψη και άλλων κομματιών του πλανήτη. Αυτά τα σημεία βρίσκονταν στους αστερισμούς Κήτος και Παρθένος. Ο Όλμπερς ξεκίνησε τη δική του έρευνα το 1802 και το 1807 ανακάλυψε την Εστία στην Παρθένο — πράγμα που ήταν καθαρή σύμπτωση, αφού στην πραγματικότητα οι Δήμητρα, Παλλάς και Εστία δεν αποτελούν κομμάτια ενός μεγαλύτερου σώματος που διασπάσθηκε. Καθώς ο αστεροειδής Ήρα είχε ανακαλυφθεί το 1804, η Εστία ήταν το τέταρτο σώμα που ανακαλύφθηκε στην περιοχή που σήμερα είναι γνωστή ως Κύρια Ζώνη Αστεροειδών. Η ανακάλυψη ανακοινώθηκε με ένα γράμμα προς τον Γερμανό αστρονόμο Γιόχαν Σρέτερ με ημερομηνία 31 Μαρτίου. Επειδή ο Όλμπερς είχε ήδη ανακαλύψει έναν πλανήτη, την Παλλάδα (εκείνη την αποχή οι αστεροειδείς θεωρούνταν κανονικοί πλανήτες), παραχώρησε την τιμή της ονοματοδοσίας της νέας του ανακάλυψης στον μεγάλο Γερμανό μαθηματικό Καρλ Φρίντριχ Γκάους, οι τροχιακοί υπολογισμοί του οποίου είχαν καταστήσει δυνατή την επιβεβαίωση της υπάρξεως της Δήμητρας, και ο οποίος είχε υπολογίσει την τροχιά του νέου πλανήτη σε μόλις 10 ώρες. Ο Γκάους κατέληξε στην απόφαση να ονομάσει το νέο σώμα με το ρωμαϊκό όνομα της θεάς της οικογενειακής εστίας.

Σύμβολα

Την εποχή που ανακαλύφθηκε η Εστία, η Δήμητρα, η Παλλάς και η Ήρα κατατάσσονταν στους πλανήτες και έτσι η καθεμιά είχε το δικό της πλανητικό σύμβολο. Η Εστία ομοίως κατατάχθηκε στους πλανήτες και για τον λόγο αυτό ο Γκάους μαζί με το όνομα της απέδωσε και ένα κατάλληλο σύμβολο, το ⚶, που παριστάνει σχηματικά τον βωμό της θεάς Εστίας με το «ιερόν πυρ». Στην αρχική σύλληψη του Γκάους αυτό είχε τη μορφή , ενώ στη σύγχρονη μορφή του είναι . Πάντως, άλλες πηγές σύγχρονες του Γκάους χρησιμοποίησαν μία πιο περίτεχνη μορφή του συμβόλου: .
Μετά την ανακάλυψη της Εστίας δεν ανακαλύφθηκαν άλλοι αστεροειδείς για τα επόμενα 38 χρόνια και το Ηλιακό Σύστημα πιστευόταν ότι είχε 11 πλανήτες.
Ωστόσο, από το 1845 νέοι αστεροειδείς άρχισαν να ανακαλύπτονται με γρήγορους ρυθμούς και μέχρι το 1851 ήταν γνωστοί 15, ο καθένας με το δικό του σύμβολο, εκτός από τους επτά γνωστούς τότε μεγάλους πλανήτες. Σύντομα έγινε σαφές ότι δεν θα ήταν πρακτικό να συνεχιστεί η επινόηση νέων πλανητικών συμβόλων, ενώ κάποια από τα ήδη υπάρχοντα αποδείχθηκαν δύσκολα στη σχεδίαση. Εκείνο το έτος το πρόβλημα συζητήθηκε από τον Γκουλντ, ο οποίος πρότεινε να αριθμούνται οι αστεροειδείς κατά τη σειρά της ανακαλύψεώς τους και ο αριθμός αυτός να τοποθετείται μέσα σε έναν κύκλο ως το γενικό σύμβολο του κάθε αστεροειδή. Επομένως ο τέταρτος αστεροειδής, η Εστία, απέκτησε το σύμβολο ④. Σύντομα, αυτό ενώθηκε με το όνομα σε μία επίσημη ονομασία αριθμού-ονόματος, ④ Vesta, καθώς ο αριθμός των μικρών πλανητών αυξανόταν. Με την επικράτηση της γραφομηχανής και του τυπωμένου κειμένου, ο κύκλος απλοποιήθηκε σε παρενθέσεις, (4) and (4) Vesta, οπότε το πλήρες όνομα μπορούσε να τυπωθεί. Σήμερα χρησιμοποιούνται είτε ο τύπος (4) Vesta, είτε ο 4 Vesta.

Χρονικό παρατηρήσεων

Φωτομετρικές παρατηρήσεις της Εστίας έγιναν τόσο από το Αστεροσκοπείο του Χάρβαρντ, το 1880–1882, όσο και από το Αστεροσκοπείο της Τουλούζης το 1909. Αυτές και άλλες παρατηρήσεις επέτρεψαν τον προσδιορισμό της περιόδου περιστροφής της μέχρι τη δεκαετία του 1950. Ωστόσο, οι πρώτες εκτιμήσεις αυτής της περιόδου αμφισβητήθηκαν επειδή η καμπύλη φωτός παρουσίαζε μεταβολές.
Οι πρώτες εκτιμήσεις για τη μέση διάμετρο της Εστίας κυμαίνονταν από 383 (το 1825) μέχρι 444 χιλιόμετρα (km). Ο Έντουαρντ Τσαρλς Πίκερινγκ υπολόγισε μία διάμετρο 513 ± 17 km το 1879, που βρίσκεται κοντά στη σημερινή τιμή, ενώ οι επόμενες εκτιμήσεις κυμαίνονταν από 390 μέχρι 602 km κατά τον επόμενο αιώνα, όλες βασιζόμενες στη φωτομετρία. Το 1989 χρησιμοποιήθηκε συμβολομετρία κηλίδων για τον υπολογισμό διαμέτρων της Εστίας, που έδωσαν τιμές από 498 ως 548 km κατά τη διάρκεια μιας περιστροφής της. Το 1991 μία επιπρόσθηση του αστέρα SAO 93228 από την Εστία παρατηρήθηκε από πολλές διαφορετικές τοποθεσίες στις ανατολικές ΗΠΑ και τον Καναδά. Με βάση παρατηρήσεις από 14 διαφορετικές τοποθεσίες δημιουργήθηκε ένα ελλειψοειδές μοντέλο της Εστίας με διαστάσεις περίπου 550 km × 462 km.
Η Εστία υπήρξε ο πρώτος αστεροειδής του οποίου υπολογίσθηκε η μάζα: Κάθε 18 χρόνια ο αστεροειδής 197 Αρήτη πλησιάζει την Εστία σε απόσταση 0,04 AU. Το 1966, βασιζόμενος σε παρατηρήσεις των βαρυτικών παρέλξεων της Εστίας επί της Αρήτης, ο Χανς Χερτζ (Hans G. Hertz) κατόρθωσε να υπολογίσει τη μάζα της Εστίας σε 0,00004 της μάζας της Γης με σφάλμα ± 7%. Ακολούθησαν ακριβέστερες εκτιμήσεις και το 2001 οι παρέλξεις της Θέτιδος χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογισθεί η μάζα της Εστίας σε 0,0000437 της μάζας της Γης με σφάλμα μόλις 1,5 %.

Φυσικά χαρακτηριστικά

Παρότι η Εστία είναι ο δεύτερος σε μάζα αστεροειδής της Κύριας Ζώνης, δεν έχει ούτε το ένα τρίτο της μάζας της Δήμητρας. Το εσωτερικό της είναι διαφοροποιημένο και είναι συγκρίσιμη σε όγκο με την Παλλάδα, αλλά την ξεπερνά σε μάζα κατά περίπου 25%.
Το σχήμα της Εστίας προσεγγίζει αυτό ενός πεπλατυσμένου σφαιροειδούς το υλικό του οποίου έχει ισορροπήσει βαρυτικά, αλλά η μεγάλη πολική κοιλότητα και εξόγκωμα σε συνδυασμό με το ότι η μάζα της είναι μικρότερη των 500 τετράκις εκατομμυρίων τόνων εμπόδισαν την αυτόματη κατάταξη της Εστίας στους πλανήτες νάνους κατά την απόφαση (Resolution) XXVI 5 της IAU. Σύμφωνα ωστόσο με τα τελευταία δεδομένα από την αποστολή Dawn, η Εστία είναι πολύ πιθανό να καταταχθεί στους πλανήτες νάνους, καθώς εμφανίζει ισχυρές ενδείξεις γεωλογικών διεργασιών που χαρακτηρίζουν βραχώδεις πλανήτες όπως η Γη και ο Άρης. Πιστεύεται ότι δημιουργήθηκε με τον ίδιο τρόπο με τη Γη και τη Σελήνη, με τη συνένωση πολλών μικρότερων διαφορετικών κομματιών. Η Εστία είναι ένας πρωτοπλανήτης, δηλαδή σχηματίστηκε πριν τους σημερινούς πλανήτες. Αλλά σε αντίθεση με τους πρωτοπλανήτες που έγιναν μέρη πλανητών, έμεινε άθικτη μέχρι σήμερα. Κατά το σχηματισμό της παγίδευσε ραδιενεργά υλικά των οποίων η θερμότητα έλιωσε το εσωτερικό της Εστίας και το μετέτρεψε σε ένα ωκεανό μάγματος, ο οποίος επέτρεψε των διαχωρισμό των υλικών της Εστίας, σχηματίζοντας το φλοιό, το μανδύα και το πυρήνα σιδήρου που διαθέτει. Μετρήσεις του βαρυτικού πεδίου έδειξαν ότι ο πυρήνας έχει διάμετρο περίπου 220 χιλιόμετρα και βάρος ίσο με το 18% του αστεροειδή.
Η περιστροφή της Εστίας γύρω από τον εαυτό της είναι σχετικώς ταχεία για αστεροειδή τέτοιου όγκου (5,3 ώρες) και κατά την ορθή φορά, με τον άξονα περιστροφής της να δείχνει στην κατεύθυνση της ορθής αναφοράς 20 h 32 min και αποκλίσεως +48° (στον αστερισμό Κύκνο) με αβεβαιότητα περίπου 10°. Αυτό σημαίνει ότι ο άξονας περιστροφής της Εστίας παρουσιάζει λόξωση (γωνία με την κάθετο στο επίπεδο περιφοράς της γύρω από τον Ήλιο) 29°, ώστε μπορεί να ειπωθεί ότι η Εστία έχει «εποχές του έτους».
Η θερμοκρασία στην επιφάνεια της Εστίας έχει εκτιμηθεί ότι κυμαίνεται μεταξύ −20 °C το μεσημέρι και περίπου −190 °C στους πόλους τον χειμώνα. Τυπικές ημερήσιες και νυκτερινές θερμοκρασίες είναι −60 °C και −130 °C, αντίστοιχα, για το περιήλιο.

Επιφανειακά χαρακτηριστικά

Πριν από την άφιξη του διαστημοπλοίου Dawn, ελάχιστα επιφανειακά χαρακτηριστικά της Εστίας είχαν καταγραφεί. Το ανατολικό και το δυτικό ημισφαίριό της έχουν διαφορετική μορφολογία εδάφους. Από πρόχειρες φασματικές αναλύσεις εικόνων, το ανατολικό ημισφαίριο φαίνεται ότι έχει πιο ανοικτόχρωμη και παλαιότερη επιφάνεια ρηγολίθου με πολλούς κρατήρες, οι μεγαλύτεροι από τους οποίους αποκαλύπτουν βαθύτερα ηφαιστειογενή στρώματα του εσωτερικού. Από την άλλη, μεγάλα τμήματα του δυτικού ημισφαιρίου της Εστίας είναι πιο σκουρόχρωμα και πιστεύεται ότι αποτελούνται από επιφανειακούς βασάλτες, ίσως αντίστοιχους με αυτούς των σεληνιακών «θαλασσών». Η επιφάνεια της Εστίας είναι από τις πιο φωτεινές επιφάνειες αστεροειδών, που οφείλεται στο γεγονός ότι δεν καλύπτεται από μικρά μεταλλικά σωματίδια, πχ. σιδήρου, τα οποία σκουραίνουν την επιφάνεια του αστεροειδή. Παρόλα αυτά, υπάρχουν και σκοτεινές περιοχές, δίνοντας μεγάλο εύρος στη φωτεινότητα του αστεροειδή, μεγαλύτερο από άλλους. Αυτά τα σκοτεινά εδάφη θεωρείται ότι είναι αποτέλεσμα της σύγκρουσης της Εστίας με σκουρόχρωμους αστεροειδείς.

Ο κρατήρας Ρεασίλβια

Το πιο ευδιάκριτο από τα επιφανειακά χαρακτηριστικά της Εστίας είναι ο τεράστιος κρατήρας πρόσκρουσης Ρεασίλβια (Rheasilvia), διαμέτρου 505 χιλιομέτρων και με κέντρο κοντά στον νότιο πόλο του αστεροειδούς. Η επιστημονική ομάδα της αποστολής Dawn του έδωσε το όνομα της μητέρας του Ρώμου και του Ρωμύλου, η οποία ήταν μία από τις Εστιάδες Παρθένες της Ρώμης. Το εύρος του κρατήρα αντιστοιχεί στο 90% της διαμέτρου της Εστίας. Ο πυθμένας του έχει βάθος 13 χιλιόμετρα, ενώ το χείλος του υψώνεται από 4 ως 12 χιλιόμετρα πάνω από το εξωτερικό έδαφος. Η Ρεασίλβια διαθέτει και κεντρική κορυφή, που υψώνεται 23 χιλιόμετρα πάνω από το χαμηλότερο σημείο του πυθμένα, ενώ το υψηλότερο σημείο του χείλους υψώνεται 31 km πάνω από το χαμηλότερο σημείο του πυθμένα. Εκτιμάται ότι η σύγκρουση που δημιούργησε τον κρατήρα αυτόν ανέσκαψε περί το 1% του όγκου της Εστίας και είναι πιθανό ότι η Οικογένεια της Εστίας και οι αστεροειδείς τύπου V προήλθαν από αυτή τη σύγκρουση. Σε αυτή την περίπτωση, το γεγονός ότι μεγάλα σχετικώς θραύσματα επιβιώνουν μέχρι σήμερα υποδεικνύει μία ηλικία για τον κρατήρα μικρότερη του 1 δισεκατομμυρίου ετών, ενώ τον καθιστά και την πιθανότερη πηγή των μετεωριτών HED. Στην πραγματικότητα, όλοι οι γνωστοί αστεροειδείς τύπου V μαζί έχουν μόλις το 6% του όγκου του υλικού που εκτοξεύθηκε κατά την πρόσκρουση. Το υπόλοιπο φαίνεται ότι είτε εκτινάχθηκε όταν πλησίασε το κενό Κέρκγουντ 3:1, είτε απομακρύνθηκε εξαιτίας του φαινομένου Γιαρκόφσκι ή της πιέσεως του ηλιακού φωτός. Φασματικές αναλύσεις εικόνων υποδεικνύουν ότι ο κρατήρας αυτός εισέρχεται βαθιά μέσα σε διαφοροποιημένα στρώματα του φλοιού ή και του μανδύα της Εστίας, καθώς εμφανίζεται η «φασματική υπογραφή» του ορυκτού ολιβίνης.
Ο κρατήρας Ρεασίλβια επικάλυψε μερικώς με τη δημιουργία του έναν παλαιότερο κρατήρα, τη Βενένεια, με διαστάσεις 395 ως 450 χιλιόμετρα, ο οποίος δημιουργήθηκε πριν 2 δισεκατομμύρια χρόνια.