1 Ceres

Fyzikálne vlastnosti

Pozorovanie prostredníctvom Hubbleovým vesmírnym ďalekohľadom (HST) aj pomocou najvýkonnejších pozemských ďalekohľadov ukázalo, že Ceres má takmer guľový tvar, s miernym polárnym sploštením. Je to v súlade s predpokladom, že jeho gravitačná príťažlivosť umožnila dosiahnuť izostázu, teda zaujatie tvaru s minimálnou gravitačnou energiou. Popri planétke 4 Vesta a možno aj planétke 10 Hygiea je teda jedinou planétkou, pri ktorej k tomuto procesu došlo.

Vznik a vývoj planétky

Spektroskopický prieskum ukázal, že povrchová vrstva obsahuje veľké množstvo uhlíka, organických látok a podobá sa do istej miery svojím chemickým zložením uhlíkatým chondritom a že je teda málo pretvoreným pôvodným materiálom, z ktorého planétka akréciou vznikla. Bola preto zaradená po spektrálnej stránke do kategórie planétok triedy G (v hrubšej klasifikácii triedy C).
Predpokladá sa, že pri formovaní tejto planétky došlo k čiastočnej diferenciácii jeho vnútra, spôsobenej najmä teplom vznikajúcim pri rádioaktívnom rozpade ²⁶Al. Pôvodný materiál, ktorý obsahoval veľké množstvo vodného ľadu sa roztopil, a ťažšie silikátové horniny klesli do stredu, kde vytvorili kamenné jadro planétky. Chladnúci obal kvapalnej vody s prímesou ľahších, prevažne uhlíkatých látok vytvoril plášť, ktorého hrúbka sa odhaduje na 60 až 120 km. Najvyššia vrstva, odhadom 10 km hrubá, sa však nikdy úplne neroztavila a tvorí kôru planétky, so zložením blízkym pôvodnému materiálu. Kôra bola iba čiastočne pretvorená dopadmi menších telies. To potvrdzujú aj rádiolokačné pozorovania podľa ktorých je povrch planétky pokrytý vrstvou regolitu.
Z priemernej hustoty sa dá usúdiť, že voda na Cerere tvorí asi 17 až 27 % jej hmotnosti, čo prestavuje v priemere asi 2 × 10⁸ km³ vody, teda približne päťkrát viac, ako je celkové množstvo vody na zemskom povrchu. Prítomnosť vody v povrchových vrstvách bola nepriamo spektroskopicky dokázaná meraním ultrafialového spektra astronomickou družicou IUE, ktorá objavila čiary hydroxidu OH, svedčiace o stále sa obnovujúcej veľmi riedkej atmosfére vodnej pary, unikajúcej z povrchu planétky.
Planétka Ceres sa počas svojej existencie nezrazila so žiadnym väčším telesom, ktoré by významne zasiahlo do jej geologického vývoja.

Povrch

Na povrchu bola na snímkach vyhotovených v roku 1995 s malým rozlíšením asi 60 km/px v ultrafialovej časti spektra pomocou HST objavená tmavšia oblasť s rozmermi približne 250 km, ktorá bola nazvaná na počesť objaviteľa planétky Piazzi a o ktorej sa predpokladalo, že by to mohol byť impaktný kráter. Pri neskorších pozorovaniach v roku 2002 s podobným rozlíšením Keckovým ďalekohľadom na Havajských ostrovoch vo viditeľnej oblasti s použitím adaptívnej optiky, však nebol Piazzi pozorovaný. Namiesto neho boli spozorované dve iné tmavé oblasti, z ktorých jedna mala stredové zjasnenie. O nich sa tiež predpokladá, že ide o krátery. Pozorovania pomocou HST s vyšším rozlíšením 30 km/px v rokoch 2004 a 2005 vo viditeľnom svetle odhalilo ďalší albedový útvar, tentoraz s vyšším albedom a teda svetlejší, s priemerom asi 400 km, ktorého podstata je doteraz neznáma.
Bližšie a oveľa presnejšie informácie o povrchu planétky sme však získali až po usadení sondy Dawn na jej orbite v roku 2015. Jej snímky nám odhalili okrem krátermi pokrytého povrchu aj viacero zvláštnych útvarov, ktorých pôvod je zatiaľ nejasný. Ide predovšetkým o viacero jasno-bielych škvŕn nachádzajúcich sa vnútri niektorých kráterov, z nich najvýraznejšia je veľká škvrna vnútri zatiaľ nepomenovaného, asi 80 kilometrového krátera. K ďalším objavom sondy patrí aj samostatne stojaca hora pyramídového tvaru o výške asi 5 km. Presné objasnenie pôvodu týchto a ďalších útvarov na povrchu Ceresu sa predpokladá až po znížení orbity sondy Dawn.
Najvyšší bod na povrchu je neaktívny kryovulkán Ahuna Mons s výškou 4 km. V minulosti bol na planétke aktívny kryovulkánizmus.

Príbuznosť s inými planétkami

V minulosti sa predpokladalo, že planétka Ceres je materským telesom rodiny telies nazývanej jej menom. Najnovšie výpočty dlhodobého vývoja dráhy však ukazujú, že sama planétka Ceres do tejto oblasti prišla a že teda nemá s ostatnými telesami žiadnu spojitosť. Tiež neexistencia náznakov na planétke o veľkom impakte, ktorý by viedol ku vzniku sekundárnych telies, znižuje pravdepodobnosť prípadnej príbuznosti ďalších planétok s Ceresom.

Pozorovanie zo Zeme

Aj keď je Ceres najväčšou planétkou v hlavnom pásme planétok a jej albedo patrí k priemeru (0,113), nie je ani pri najoptimálnejšej opozícii, keď sa približuje k Zemi na 1,59 AU prakticky pozorovateľná voľným okom. Maximálna zdanlivá hviezdna veľkosť totiž dosahuje najvyššie hodnoty 7,0ᵐ; teoreticky by táto hodnota síce za veľmi priaznivých pozorovacích podmienok pre ľudí s mimoriadne citlivým zrakom stačila na spozorovanie tejto planétky, ale také pozorovanie zatiaľ nebolo nikdy potvrdené. Stačí však aj malý ďalekohľad, prípadne triéder, aby planétka mohla byť pozorovaná.
Relatívne veľká vzdialenosť je tiež prekážkou bližšieho skúmania tejto planétky.

Objav

Po objave planéty Urán v roku 1781, ktorá zapadala do tzv. Titiusovho-Bodeho radu, sa mnoho astronómov rozhodlo nájsť aj dovtedy neodhalenú planétu, ktorá mala obiehať Slnko medzi dráhami Marsu a Jupitera vo vzdialenosti 2,8 astronomických jednotiek (AU) od Slnka. Jedným z nich bol aj dvorný astronóm v meste Gotha, barón Franz Xaver von Zach, ktorý podporovaný Bodem, začal v roku 1787 s jej hľadaním. Rozumne svoje hľadanie obmedzil na oblasť nebeskej sféry blízko ekliptiky. Za tým účelom si vytvoril vlastný katalóg hviezd blízkych ekliptike, ale aj tak bolo jeho snaženie márne. Na jeseň 1799 navštívil astronómov v Celle, Brémach a v Lilienthale, s ktorými o tomto probléme diskutoval. Dospeli k záveru, že takú úlohu nemôže zvládnuť jeden astronóm. Preto sa 21. septembra 1800 zišli v Lilienthale von Zach, J. H. Schröter, H. W. M. Olbers, C. L. Harding, F. A. Freiherr von Ende a J. Gildemeister. Pretože na schôdzke usúdili, že ani šesť skúsených pozorovateľov nie je dostatočný počet, rozhodli sa prizvať ďalších európskych astronómov. Rozdelili preto oblasť zvieratníka na 24 rovnakých úsekov po 15° a vymedzili tieto úseky na oblasť 7° až 8° na sever a na juh od ekliptiky. O pridelení oblastí rozhodoval los. Tak vznikla prvá medzinárodná astronomická kampaň v histórii. Jej účastníci sa nazvali „nebeskou políciou“ („Himmelspolizey“).
Jedným z prizvaných astronómov bol aj taliansky profesor matematiky Giuseppe Piazzi z Palerma na Sicílii, ktorý síce nebol skúseným astronómom, ale vďaka podpore vtedajšieho kráľa Sicílie Ferdinanda IV. vybudoval v rokoch 1780 až 1791 vo veži kráľovského zámku astronomické observatórium. V tom čase to bola najjužnejšia hvezdáreň v celej Európe. V roku 1789 ju vybavil výkonným šošovkovým ďalekohľadom s objektívom s priemerom 7,5 cm, päťstopým vertikálnym a trojstopým azimutálnym kruhom s veľmi presným odčítaním súradníc, ktorý vyrobil anglický mechanik Jesse Ramsden. Toto zariadenie patrilo k špičkovým astrometrickým prístrojom tej doby.
Hlavným cieľom Piazziho však nebolo hľadanie novej planéty, ale zostavenie čo najpresnejšieho katalógu hviezd. Na tejto úlohe pracoval aj 1. januára 1801. Pri hľadaní hviezdy Mayer 87 podľa Wollastonovho katalógu (v skutočnosti išlo o hviezdu Lacaille 87, z tohto dôvodu poloha u Wollastona nesúhlasila s údajmi v Mayerovom katalógu a preto to Piazzi kontroloval) uvidel dovtedy nepopísaný objekt hviezdnej veľkosti 8ᵐ. Keď na druhý deň zistil, že sa objekt medzi hviezdami posunul, venoval mu bližšiu pozornosť. Dňa 24. januára toho istého roka rozposlal kolegom list o objave, kde objekt opatrne nazval kométou. Svojmu kolegovi B. Orianimu do Milána napr. napísal:
Pozoroval som 1. januára blízko ramena Býka hviezdu ôsmej veľkosti, ktorá sa ďalší večer, teda 2., posunula o 3′30″ približne na sever a o 4′ približne k znameniu Baran… Ja by som tu hviezdu označil ako kométu, ale nevykazuje žiadnu hmlovinu a potom jej pohyb je tak pomalý a pravidelný, že mi skôr napadá, že by to mohlo byť niečo lepšieho ako nejaká kométa. Je to iba domnienka a to mi veľmi bráni ju zverejniť…
Pozorovanie pokračovalo až do 11. februára 1801, keď sa objekt priblížil k Slnku natoľko, že už nebol pozorovateľný. Celkom ho Piazzi sledoval dvadsaťštyri nocí.
Aj keď bol Piazzi matematik, nemal k dispozícii vhodnú výpočtovú metódu, aby z tak krátkeho úseku dráhy určil dostatočne presne elementy dráhy nového telesa. Svojimi výpočtami iba zistil, že sa nepohybuje po parabole, čo sa vtedy predpokladalo o kométach, ale skôr po kružnici.
Problém výpočtov elementov však vyriešil geniálny nemecký vedec C. F. Gauss, ktorý v lete roku 1801 vypracoval matematický postup, umožňujúci určiť elementy dráhy z menšieho počtu pozorovaní na kratšom oblúku dráhy, tzv. metódu najmenších štvorcov. Vďaka tomu mohol planétku von Zach 7. decembra 1801 znovu objaviť presne na Gaussom vypočítanom mieste. Objav potvrdil svojimi pozorovaniami 1. a 2. januára 1802 tiež Olbers.
Prakticky až do polovice 19. storočia bola ešte považovaná za planétu a dostala dokonca aj grafické symboly ako iné planéty (pozri hore v tabuľke). Ani objav ďalších planétok na tom nič nezmenil. Až v 50. rokoch 19. storočia, keď objavov planétok rýchlo pribúdalo, začala byť spolu s ostatnými podobnými telesami pokladaná iba za planétku. Spočiatku Piazzi veľkosť nového telesa veľmi precenil; odhadoval, že jeho priemer je porovnateľný s priemerom Zeme. Naopak anglický astronóm William Herschel už v máji 1802 po objave druhej planétky 2 Pallas predpokladal, že ide o malé telesá a navrhol ich pomenovať asteroidy, teda hviezdam podobné.

Pôvod mena

Piazzi nazval objavený objekt Ceres Ferdinandea. Prvá časť mena pochádza od rímskej bohyne Ceres, ktorá bola ochrankyňou poľnohospodárov a úrody, súčasne patrónkou ostrova Sicília a sestrou Jupitera; druhá časť mena bola pridaná na počesť Piazziho kráľovského ochráncu a sponzora, Ferdinanda IV. Pretože použitie tohto prídavku nebolo v iných krajinách príliš vítané, veľmi skoro z názvu planétky zmizlo.
V Nemecku J. E. Bode navrhoval pre túto planétku meno Juno (neskôr použité pre tretiu objavenú planétku 3 Juno). Krátko sa používalo tiež meno Hera (neskôr tento názov dostala planétka 103 Hera).

Prieskum zblízka

Ceres až donedávna nebola skúmaná zblízka žiadnou pozemskou sondou. V septembri 2007 však bola vypustená sonda Dawn, ktorá najprv v rokoch 2011 - 2012 skúmala z orbity planétku 4 Vesta. Následne jej orbitu opustila a začala sa presúvať k Ceresu, pričom na jeho orbite sa usadila 6. marca 2015 a začala tak jeho rozsiahly blízky prieskum. Spočiatku táto sonda obiehala planétku vo výške 13 500 km, neskôr orbitu znížila na 4 400 km. Ku koncu primárnej misie sondy v decembri 2015 sa znížila orbita až na 375 km. V júni 2018 preletela vo výške 35 km.