Цере́ра (, символ: ) — карликова планета в поясі астероїдів, у середній частині Сонячної системи. Це найближча до Землі карликова планета, вона часом наближається на відстань 263 млн км. Відкрита 1 січня 1801 року італійським астрономом Джузеппе Піацці в астрономічній обсерваторії в місті Палермо. Це була перша відкрита карликова планета і перший об'єкт, знайдений у поясі астероїдів.

За діаметром близько 952 км. Церера є найбільшим і наймасивнішим тілом у поясі астероїдів, за розміром перевершує багато великих супутників планет-гігантів та містить майже третину (32 %) загальної маси поясуPitjeva, E. V.; Precise determination of the motion of planets and some astronomical constants from modern observations , in Kurtz, D. W. (Ed.), Proceedings of IAU Colloquium No. 196: Transits of Venus: New Views of the Solar System and Galaxy, 2004. Вона має кулясту форму, на відміну від більшості інших малих тіл, які мають неправильну форму через низьку гравітацію. Церера стала однією з двох карликових планет, які досліджувала космічна місія NASA «Dawn». Цей космічний апарат склав детальну мапу поверхні Церери, а також зробив важливі відкриття щодо її геології — на цьому гігантському астероїді цілком можливе існування підземних океанів солоної води.

Видима зоряна величина Церери становить 6,64—9,34m. Стандартна зоряна величина — 3,34m.

Історія відкриття У 1772 році німецький астроном Йоганн Елерт Боде, посилаючись на Йоганна Даніеля Тіціуса, опублікував формулу, пізніше відому як правило Тіціуса — Боде, яка давала змогу вирахувати орбіти відомих планет, за винятком непоясненого пропуску між Марсом та Юпітером. Ця формула передбачила, що повинна існувати інша планета з радіусом орбіти близько 2,8 астрономічної одиниці (а. о.), або 420 млн км, від Сонця. Правило Тіціуса — Боде набуло більшої довіри після того, як у 1781 році Вільям Гершель відкрив Уран поблизу передбачуваної відстані за цим правилом, за орбітою Сатурна. У 1800 році група на чолі з Францем Ксавером фон Цахом, редактором німецького астрономічного журналу Monatliche Correspondenz (), надіслала запити 24 досвідченим астрономам, яких він назвав «», з проханням об'єднати зусилля й почати методичний пошук очікуваної планети. Хоча вони не відкрили Цереру, згодом, із приблизно таким же орбітальним радіусом вони знайшли астероїди Палладу, Юнону і Весту.

Одним з астрономів, обраних для пошуку, був Джузеппе Піацці, католицький священик та італійський астроном з академії міста Палермо, Сицилія. Однак Піацці відкрив Цереру ще до того, як отримав запрошення приєднатися до групи. Піацці вже багато років вів спостереження положень зір для складання зоряного каталогу.

1 січня 1801 року Піацці виявив у сузір'ї Близнят слабку зорю (~7m), якої чомусь не було ні в його власному каталозі, ні в каталозі Християна Маєра, що був у його розпорядженні. Наступного вечора виявилося, що зоря має трохи не ті координати, що напередодні: вона зсунулася на 4" за прямим піднесенням і на 3,5" за схиленням. На третю ніч з'ясувалося, що помилки немає, і що зоря повільно пересувається небосхилом. Піацці стежив за дивною зорею шість тижнів. Він не помітив ні диска, який мав бути у планети, ні туманного виду, характерного для комет, хоча спочатку він і сприйняв її за комету. Він повідомив про своє відкриття 24 січня у листах до своїх колег-астрономів, зокрема і Йоганну Боде, який був у Берліні. Потім спостереження було перервано хворобою Піацці. Повернувшись до спостережень, він вже не зміг знайти Цереру, як надалі була названа нова планета. Видиме положення Церери змінилося (головним чином через рух Землі навколо Сонця) і було занадто близько до відблисків Сонця, щоб інші астрономи могли підтвердити спостереження Піацці.

У той час Карл Фрідріх Гаусс, якому тоді було 24 роки, розробляв методи обробки астрономічних спостережень. Він спробував визначити еліптичну орбіту нової планети розробленим ним методом (за координатами трьох спостережень). Піацці встиг проспостерігати Цереру 24 рази. Таким чином, Гаусс визначив, що орбіта об'єкта лежить між орбітами Марса і Юпітера, а її велика піввісь її становить 2,8 а. о. Це і була планета, яку шукали відповідно до правила Тіциуса — Боде, за яким відстані планет від Сонця підпорядковуються певній залежності. Проте слабкий блиск Церери свідчив про те, що розмір цієї планети дуже малий (порівняно з іншими планетами Сонячної системи).

«Перевідкриття» Церери із підказкою, якою були розрахунки Гаусса, зробив німецький астроном Франц Ксавер фон Цах 31 грудня 1801 року, коли Церера на небесній сфері знов була достатньо далеко від Сонця, щоб її можна було спостерігати телескопом.

Походження назви

Піацці пропонував назвати її «Церера Фердинанда», присвячуючи відкриття планети своєму королю, Фердинанду. Учитель Піацці Жозеф Лаланд пропонував назвати її ім'ям свого учня. Наполеон хотів назвати планету Юноною, як і німецький астроном Йоганн Боде. Але в підсумку збереглася назва «Церера» на честь прадавньої римської хтонічної богині продуктивних сил землі, зростання й дозрівання злаків, а також підземного світу, яка насилає на людей безумство. Церера також богиня материнства й шлюбу. Шанувалась як берегиня сільської громади, захисниця врожаю від грабіжників.

Відповідно було обрано й астрономічний символ Церери, що й досі використовується в астрології, — серп, адже серп був одним із класичних символів богині Церери.

Орбіта та власне обертання

Орбіта Церери лежить між орбітами Марса і Юпітера, близько середини поясу астероїдів. Період обертання навколо Сонця — 4,6 року. Подібно до планетних орбіт вона слабкоеліптична (тобто близька до кола: ексцентриситет — 0,08) і має помірний нахил до площини екліптики (10°). Велика піввісь орбіти становить 2,76 а. о., відстань у перигелії 2,54 а. о., в афелії — 2,98 а. о.

Церера не є частиною жодної сім'ї астероїдів: імовірно, через велику частку льоду, менші тіла з таким самим складом давно б уже сублімувались повністю за час існування Сонячної системи. Колись вона вважалась членом , члени якої мають схожі власні орбітальні елементи, що свідчить про спільне походження через зіткнення астероїда в минулому. Пізніше виявилося, що Церера має інший склад, ніж астероїди цієї сім'ї. Скоріш за все вона є interloper, адже має схожі елементи орбіти, але інше походження.

Орбітальні резонанси Через невеликі маси та великі відстані між ними об'єкти в межах поясу астероїдів рідко потрапляють у гравітаційний резонанс один з одним. Тим не менш, Церера здатна захоплювати інші астероїди в тимчасовий резонанс 1:1 (роблячи їх тимчасовими троянцями) на періоди від кількох сотень тисяч до понад двох мільйонів років. На 2012 рік становлено півсотні таких об'єктів.

Власне обертання і нахил осі

Період власного обертання Церери (цереріанський день) становить 9 годин 4 хвилини. Невеликий кратер Kait на екваторі був вибраний для відліку нульового меридіана Орбітальний нахил Церери всього 4°, що робить можливим існування постійно затемнених кратерів на її полюсах, які, як очікується, можуть акумулювати водяний лід, як це відбувається на Місяці та Меркурії.

Фізичні характеристики

Церера має форму сфероїда розмірами 965 × 961 × 891 км, у середньому її діаметр (939,4 км за вимірами місії Dawn) менший за земний приблизно в 14 разів. Її маса становить (за вимірами місії Dawn) 9,38×1020 кг, що складає майже третину всієї маси пояса астероїдів, але водночас поступається масі Землі більш ніж у 6000 разів. Церера це дещо сплющений сфероїд, її екваторіальний діаметр є на 8 % більшим ніж полярний. Виходячи з цього можна приблизно оцінити середню густину малої планети, вона дорівнює , що дає змогу оцінити кількість водяного льоду — одна чверть від повної маси Церери.

Для Церери характерно досить низьке альбедо, ~0,09 (проти 0,17 в Марса, 0,14 в Меркурія). Геологія Значна маса Церери призвела до того, що під дією власної гравітації це небесне тіло набуло форми, близької до кулястої. Проте на цьому її еволюція не скінчилася і, на відміну від більшості астероїдів, на Церері почалася диференціація внутрішньої структури — важчі породи опускалися до центру, легші підіймалися до поверхні. Таким чином сформувалося кам'яне ядро й мантія з водяного льоду. Виходячи з низької густини Церери, вона містить значну кількість льоду, до 20—30 % за масою, що еквівалентно крижаній мантії товщиною 60—100 км. На початковому етапі існування ядро Церери могло розігріватися шляхом радіоактивного розпаду радіоактивних елементів у корі і, можливо, якась частина крижаної мантії перебувала в рідкому стані. З усього видно, що значна частина поверхні і зараз укрита льодом або якимось різновидом крижаного реголіту, який утворює навіть своєрідні крижані річкиНа Церері виявили річки з льоду.

Цереру класифікують як астероїд типу C (вуглецевий астероїд), а через присутність на ній глинистих мінералів — також як астероїд типу G. Вона має схожий, але не ідентичний склад до вуглецевих хондритів.

Церера має одну виразну гору, якій дали назву Ахуна. Вона схожа на кріовулкан і має кілька кратерів, що свідчить про максимальний вік 240 мільйонів років. Її відносно високе гравітаційне поле свідчить про те, що вона щільна і, отже, складається більше з каменів, ніж з льоду, і що її утворення, ймовірно, пов'язане з діапіризмом суспензії із льоду та силікатних частинок із верхньої частини мантії.

Особливості поверхні На поверхні Церери помітно кілька світлих і темних структур (як виявилось потім, це кратери). Найяскравіша структура на честь першовідкривача Церери отримала назву «П'яцца». Спостереження в інфрачервоному діапазоні показали, що середня температура поверхні становить 167 К (−106 °C), у перигелії вона може сягати 240 К (−33 °C). Радіотелескопом Аресібо кілька разів проводилося дослідження Церери в радіодіапазоні. За характером відбивання радіохвиль встановлено, що поверхня Церери досить гладка, — мабуть, унаслідок високої еластичності крижаної мантії. Супутників у Церери не виявлено.

Нова мапа кольору карликової планети Церери, зроблена космічним апаратом НАСА Dawn, показує різноманітність поверхні цього небесного тіла. Відмінності в морфології та кольорі по всій поверхні вказують на те, що Церера колись була активним небесним тілом.

Атмосфера У 2017 році космічний апарат Dawn підтвердив, що Церера має тимчасову атмосферу з водяної пари. Натяк на присутність атмосфери з'явився ще у 2014 році, коли космічний телескоп Гершель задетектував локалізовані джерела водяної пари на середніх широтах, що мали в діаметрі не більше ніж 60 км і викидали приблизно 3 кг води за секунду. Ці дві потенційні області джерел, позначені як Piazzi (123° сх. ш., 21° пн. ш.) та Region A (231° сх. ш., 23° пн. ш.), були візуалізовані в ближньому інфрачервоному діапазоні як темні області (Region A також має яскравий центр) обсерваторією Кека. Можливі механізми вивільнення пари — це сублімація з приблизно 0,6 км2 відкритого поверхневого льоду, кріовулканічні виверження в результаті радіогенного внутрішнього тепла, або підвищення тиску в підповерхневому океані через потовщення верхнього шару льоду.

У 2015 році Девід Джевітт включив Цереру до свого списку активних астероїдів. Поверхневий водяний лід нестабільний на відстані менше 5 а. о. від Сонця, тому очікується, що він сублімуватиме під впливом прямого сонячного випромінювання. Водяний лід може мігрувати з глибинних шарів Церери на поверхню, але на поверхні вивільняється за короткий час. Вважається, що поверхнева сублімація льоду з поверхні є нижчою, коли Церера перебуває далі від Сонця на своїй орбіті, а її орбітальна позиція не впливає на виділення льоду з глибин. Раніше доступні обмежені дані свідчать про сублімацію кометного типу, але дані зонда Dawn свідчать про те, що геологічна активність може бути принаймні частково відповідальною за сублімацію.