משפחת אסטרואידים

משפחת אסטרואידים היא קבוצת אסטרואידים ממוצא משותף שחולקים מסלולי הקפה דומים מבחינת ציר ראשי, אקסצנטריות ונטיית מסלול. מעריכים שמקור רוב המשפחות הוא בהתנגשות בין גופים שמימיים. מושג כללי יותר הוא 'קבוצת אסטרואידים' שלחבריו אין מוצא משותף למרות שהם חולקים מספר מאפיינים במסלול ההקפה. האסטרונום היפני קיוצוגו היראיאמה היה הראשון שזיהה משפחת אסטרואידים. ב-1918 הוא מצא שהדמיון במסלולם של מספר רב של אסטרואידים אינו יכול להיות יד המקרה וקבע שחייב להיות להם מוצא משותף. הוא שיער שחברי המשפחה הם שרידיה של התנגשות בדומה להשערת ההתנגשות הענקית. חמש המשפחות שזיהה נקראות על שמו משפחות היראיאמה. התגלית לא הייתה טריביאלית היות שלכל אחד מהאסטרואידים המרכיבים משפחה יש מאפייני מסלול המשתנים במעט במחזוריות של אלפי ועשרות אלפי שנים ( באנגלית: osculating orbit ). הסיבה לכך היא מידת השפעה שונה של כוחות הכבידה באזור (בעיקר של צדק) ונקיפה שונה בעת התקרבות לפריהליון. היראיאמה היה הראשון שנטרל השפעות אלה מהנתונים, אם כי לא לחלוטין, וכך הוכיח שלאורך מיליוני שנים נתוני המסלול של חברי המשפחה נותרים דומים (באנגלית: proper orbit). ב-1951 המשיך דירק ברואר (Dirk Brouwer) את מחקרו של היראיאמה, אישר את קיומן של משפחות היראיאמה והוסיף להן אחרות. עד 1990 מחקרים אחרים, המבוססים על בסיסי נתונים שונים אך שכללו מידה של סובייקטיביות בפירוש שניתן להם, הציעו רשימות של משפחות נוספות, מה שהוביל בסופו של דבר לאי-התאמות וסתירות. ב-1969 ג'יימס ר. ארנולד (James R. Arnold) הניח שאסטרואידים שמאפייני מסלולם מראים ריכוזיות בהתפלגות פואסון, שייכים לאותה משפחה. ב-1971 שופרה עבודתו כך שתתאים לתוצאותיו של ברואר וב-1978 היא הותאמה גם למשפחות היראיאמה. ב-1979 קוזאי (Kozai) מצא שקיימת מידה רבה של שרירותיות בטכניקה זו ויחד עם אי ההתאמות בין התוצאות השונות הוטל ספק בנוגע לאמינות המשפחות החדשות. לכן, רק משפחות היראיאמה נלקחות בחשבון למחקרים פיזיקליים. מחקרים אחרי 1989 הראו אי התאמה כימית במשפחות החדשות מה שמבטל אפשרות למוצא משותף. איתור משפחות נעשה היום בעזרת מחשב ועל ידי אלגוריתמים כגון: HCM - שיטת הקבצה היררכית (Hierarchical Clustering Method): איתור לפי השכן הקרוב ביותר למסלול WAM - שיטת בדיקה של Wavelet ‏(Wavelet Analysis Method): חיפוש צפיפויות חריגות במסלול קיימות בין 20 ל-30 משפחות המוכרות באורח אמין ועוד כמה עשרות קבוצות נוספות שמאפייניהן המשותפים מוטלים בספק. מספר החברים בכל משפחה משתנה מעשרה לערך במשפחות קומפקטיות ועד מספר מאות. המשפחות הגדולות כוללות מספר לא ידוע של גופים קטנים נוספים שטרם זוהו או נבדקו. מניחים ששליש מחגורת האסטרואידים משתייך למשפחה כלשהי. מירב המשפחות נמצאות בחגורת האסטרואידים גם אם חלקן כמו משפחת פאלאס, משפחת הונגריה או משפחת פוֹקֵאָה מראות נטיית מסלול העולה על זו של מישור החגורה או שהציר הראשי שלהן קטן מזה של החגורה. מספר מחקרים מצביעים על קיומן של משפחות בין האסטרואידים הטרויאנים. שייכותם של אסטרואידים הנמצאים בגבולות הקבוצה אינה ודאית ולכן מספר החברים המדויק במספר רב של משפחות איננו ידוע. כמו כן יש אסטרואידים זרים הנמצאים ברקע, בקרבת מסלול המשפחה ואשר יכולים לחדור גם למרחבה המוגדר. בדיקת תכונות ספקטראליות שמגלות את הרכב האסטרואיד עשויה להצביע אם הוא שייך למשפחה או לא. דוגמה בולטת מהווה קרס, האסטרואיד הגדול מכולם, שנמצא במשפחת גלפיון ואשר פעם נקראה 'משפחת קרס'. משפחה אחת זוהתה סביב כוכב הלכת הננסי הָאוּמִיָה שמעבר למסלולו של נפטון. המשפחות נוצרות כתוצאה מהתנגשויות בין אסטרואידים. במירב המקרים הגוף שיוצר אותם מתפרק לחלוטין, אך קיימות משפחות שמוצאן מגוף ראשי ומחומרים שניטחו ממנו בזמן התנגשות. ההתנגשות הותירה בגוף המרכזי מכתש. דוגמה לכך הן המשפחות וֶסְטָה, משפחת פאלאס, היגְיָה ומאסאליה. במשפחות אלה יש גוף אחד גדול וצביר אסטרואידים קטנים. למשפחות אחרות כדוגמת משפחת פלוֹרה יש מבנה פנימי מורכב שניתן להסבר רק על ידי מספר התנגשויות שקרו באותו אזור של החלל בזמנים שונים. תהליך ההיווצרות המתואר מסביר את ההרכב הגאולוגי הדומה של גופים מאותה משפחה. יוצאת דופן היא משפחת וסטה שנוצרה מגוף בו הספיקה להיעשות דיפרנציאציה גאולוגית. גילן הממוצע של המשפחות הוא מיליארד שנה, תקופה קצרה בהרבה מגילה של מערכת השמש. לכן סביר להניח שהן שיירים של הערפילית שקדמה למערכת זו. היעלמותן ההדרגתית של המשפחות קורית על ידי התפזרותם בתוך מסלול הגופים הקטנים יותר עקב אפקט יארקובסקי שדוחף אותם לתהודה מסלולית עם שדה הכבידה של צדק ולהפרעות מסלול הנגרמות על ידי צדק וגופים גדולים אחרים. האסטרואידים הגדולים ממשיכים להצטמצם בגודלם עקב התנגשויות נוספות. מכאן עולה ההשערה שבמשפחות העתיקות מספר הגופים הקטנים היה נמוך יותר ועל כך מתבססת השיטה לחישוב גיל המשפחות הקיימות היום. התוצאות שחושבו מראות גילאים הנעים בין מיליוני שנים, כמו במקרה של משפחת קארין, למאות מיליוני שנים. מניחים שהמשפחות העתיקות ביותר איבדו את כל חבריהן הקטנים והבינוניים כמו משפחות מטיס ואמלטאה. עדות נוספת למשפחות עתיקות שהתפזרו ונעלמו מגיעה מבדיקות של יחסי היסודות הכימיים במטאוריטים ברזליים. בדיקות אלו מאששות את קיומם של חמישים עד מאה גופים גדולים דיים שגלעינם הגאולוגי נחשף בשרשרת התנגשויות ויצר את המטאוריטים הנופלים כיום. משפחת קארין משפחת היראיאמה מדיה וקבצים בנושא משפחת אסטרואידים בוויקישיתוף