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In der Neujahrsnacht 1801 entdeckte Giuseppe Piazzi (1746– 1826), der damalige Direktor der Sternwarte Palermo, den ersten Asteroiden: Ein Objekt änderte zwischen zwei Beobachtungen seine Position. Der veränderliche Körper entpuppte sich als kleiner Planet, und Piazzi nannte ihn Ceres, nach der Göttin der Vegetation und der Schutzheiligen Siziliens.

Die Verteilung der Asteroiden im Asteroidengürtel wird vor allem vom Gravitationseinfluss des Riesenplaneten Jupiter bestimmt. In einigen Bereichen des Gürtels findet man so gut wie keine Asteroiden, in anderen Zonen dagegen treten sie in großer Zahl auf. Die Abstände untereinander betragen aber fast immer mindestens eine Million Kilometer, so dass die Passage mit einer Raumsonde durch den Asteroidengürtel kein großes Problem darstellt. Denkbar ist, dass auch die beiden kleinen Marsmonde Phobos und Deimos einst zu den Asteroiden gehörten, dem Planeten Mars irgendwann zu nahe kamen und von ihm eingefangen wurden.

Seit etwa 1980 wurden gezielte Suchprogramme vor allem an Sternwarten in den USA durchgeführt. Die Erfindung von Digitalkameras mit CCD-Detektoren und deren Verwendung in der Astronomie haben entscheidend zur Entdeckung einer großen Zahl von Asteroiden beigetragen. Nicht nur viele kleine lichtschwache Objekte konnten gefunden werden, sondern auch die Bearbeitung der Bilder konnte jetzt direkt nach der Aufnahme im Computer er- folgen. Ein Vergleich der gemessenen Positionen auf mehreren, zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommenen Bildern erlaubt es, Asteroiden als bewegte Objekte zu identifizieren.

Die detailliertesten Untersuchungen von Asteroiden stammen allerdings von Raumfahrtmissionen. In den letzten Jahren konnten mehrere Asteroiden mit Raumsonden vor Ort inspiziert werden. Die Raumsonde Galileo flog auf ihrer Reise zum Jupiter 1991 und 1993 nahe an den beiden Asteroiden (951) Gaspra und (243) Ida vorbei und entdeckte dabei an dem 60 Kilometer langen Asteroiden Ida den über einen Kilometer großen Mond, Dactyl.

Das Studium von Asteroiden ist auch deshalb von Bedeutung, weil sie in vielen Fällen die früheste Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems widerspiegeln. Aus der Analyse ihrer Oberflächenmorphologie und Zusammensetzung lassen sich Erkenntnisse über die Anfangszeit des Sonnensystems gewinnen. Deshalb wurde die amerikanische Raumsonde Dawn (engl. für Morgendämmerung) 2007 auf eine Reise in den Asteroidengürtel geschickt, um zunächst den Asteroiden Vesta zu erforschen, mit etwa 500 Kilometern Durchmesser der dritt- größte und zweitschwerste Asteroid im Hauptgürtel. Dawn untersuchte Vesta in den Jahren 2011 und 2012 für 14 Monate und sendete aus drei verschiedenen Umlaufbahnen Bilder der Oberfläche des Körpers sowie Daten zur Beschaffenheit und Struktur des Asteroiden zur Erde.