Ceres (IPA: [ˈtseːrεs] ) oder – in der Nomenklatur für Asteroiden – (1) Ceres ist mit einem mittleren Äquatordurchmesser von 964 km das größte Objekt im Asteroidengürtel und der kleinste von der Internationalen Astronomischen Union als Zwergplanet klassifizierte Himmelskörper.
Ceres ist nach der römischen Göttin des Ackerbaus benannt; ihr astronomisches Symbol ist daher eine stilisierte Sichel: . Sie wurde am 1. Januar 1801 von Giuseppe Piazzi an der Sternwarte Palermo als erster Kleinplanet entdeckt. Im ersten halben Jahrhundert nach ihrer Entdeckung wurde sie als Planet, später als Asteroid eingestuft; seit 2006 zählt sie zur Gruppe der Zwergplaneten.
Ceres ist der erste Zwergplanet, der durch eine Raumsonde untersucht wurde. Die mittlerweile inaktive Dawn umkreist den Zwergplaneten seit März 2015 als ein künstlicher Satellit.
Entdeckung und Objektklassifizierung
Schon Johannes Kepler vermutete in der „Lücke“ zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter einen Planeten, und die Entdeckung der Titius-Bode-Reihe um 1770 bestärkte derartige Vermutungen. Die von den Astronomen Franz Xaver von Zach und Johann Hieronymus Schroeter gegründete „Himmelspolizey“ machte sich ab 1800 daher gezielt auf die Suche nach dem vermuteten Planeten. Dazu wurde der Bereich um die Ekliptik in 24 Abschnitte geteilt. Jeder dieser Abschnitte wurde einer Sternwarte zugeteilt, die ihn nach dem Planeten absuchen sollte.
Piazzi entdeckte das Objekt, das er zunächst für einen Kometen hielt, allerdings zufällig während der Überprüfung eines Sternkataloges in der Neujahrsnacht 1801.
Nachdem Piazzi den neuen Himmelskörper aufgrund einer Erkrankung bald wieder aus den Augen verlor, gelang es Carl Friedrich Gauß mithilfe seiner neuentwickelten Methode zur Bahnbestimmung dennoch, eine gute Vorhersage für dessen Position zu machen. Damit konnte von Zach Ceres am 7. Dezember 1801 wieder auffinden. Gauß’ Berechnungen erwiesen sich nebenbei als ungemein fruchtbar für fast alle Wissenschaftszweige, da er für sie zuerst die Methode der kleinsten Quadrate zur Ausgleichsrechnung angewandt hatte. Wie sich herausstellte, bewegt sich Ceres tatsächlich genau in dem von der Titius-Bode-Reihe vorhergesagten Abstand zwischen Mars und Jupiter um die Sonne.
Ceres wurde – wie der 1781 entdeckte Uranus – als Planet betrachtet, womit sich die Anzahl der Planeten im Sonnensystem zunächst auf acht erhöhte. Erst als die Zahl der zwischen Mars und Jupiter gefundenen Himmelskörper um 1850 rasch anstieg, setzten sich für diese Objekte die Bezeichnungen „Kleine Planeten“, „Kleinplaneten“, „Planetoiden“ oder „Asteroiden“ durch, womit Ceres ihren Status als Planet verlor. Eine Neudefinierung des Planetenbegriffs wurde Anfang des 21. Jahrhunderts aufgrund der Entdeckung mehrerer Himmelskörper in der Größenklasse Plutos nötig. Ein Beschluss der IAU vom 24. August 2006 klassifizierte Ceres, Pluto und drei weitere Objekte als Zwergplaneten.
Piazzi nannte den von ihm entdeckten Himmelskörper zunächst Ceres Ferdinandea, nach Ceres, der römischen Göttin des Ackerbaus und Patronin der Insel Sizilien, und zu Ehren von König Ferdinand IV. von Neapel, der 1798 nach Palermo geflohen war. In Deutschland schlug Johann Elert Bode den Namen Juno vor (der dann für den dritten Asteroiden, (3) Juno, aufgegriffen wurde); für kurze Zeit war auch der Name Hera in Gebrauch (der später an (103) Hera vergeben wurde). Von Zach stellte aber klar, dass „Herr Prof. Piazzi nunmehr sein eigenes Kind getauft hat, […] wozu er als erster Entdecker offenbar das Recht hat“. Da die Ehrung von König Ferdinand in anderen Nationen auf Widerstände stieß, wurde dieser Namensteil bald fallengelassen.
Im Jahre 1803, also zwei Jahre nach der Entdeckung von Ceres, wurde das chemische Element Cer entdeckt und nach diesem neuen Himmelskörper benannt.
Ceres bewegt sich auf einer Ellipse in der Mitte des Asteroidengürtels, in einem mittleren Abstand von 2,77 AE, in 1681 Tagen um die Sonne, was etwa 4,6 Jahren entspricht. Die Periheldistanz beträgt 2,56 AE, die Apheldistanz 2,98 AE. Die Umlaufbahn ist um 10,6° gegen die Ekliptik geneigt, die Bahnexzentrizität beträgt 0,076.
Die synodische Periode von Ceres liegt bei 467 Tagen. Während der Opposition ist sie zwischen 1,59 AE und 2,00 AE von der Erde entfernt und erreicht eine scheinbare Helligkeit von bis zu 6,6 mag; damit liegt sie nur knapp unterhalb der Sichtbarkeitsschwelle mit dem bloßen Auge. Ceres lässt sich daher bereits mit einem Fernglas oder einem kleinen Teleskop auffinden.
Ceres ist der einzige Zwergplanet im inneren Sonnensystem und das größte und massereichste Objekt des Asteroidengürtels. Für die Masse wird ein Wert von 9,39 × 1020 kg angegeben, was dem 6360. Teil der Erdmasse entspricht. Ceres hat damit etwa die 3,6-fache Masse des nächstschwereren Objekts im Asteroidengürtel, (4) Vesta, und vereinigt etwa 25 % der Gesamtmasse dieses Gürtels in sich.
Beobachtungen mit der NASA-Raumsonde Dawn haben gezeigt, dass Ceres die Form eines abgeplatteten Rotationsellipsoids mit einem Äquatordurchmesser von 964 km und einem Polardurchmesser von 892 km hat. Die Oberfläche von Ceres beträgt damit etwa 2.850.000 km², ähnlich der Fläche von Argentinien. Die Rotationsperiode beträgt 9:04:27 Stunden, die berechnete mittlere Dichte wird mit 2,077 ± 0,036 g/cm³ angegeben. Die Messungen der Raumsonde Dawn ergaben einen etwas höheren Wert von 2,16 g/cm³.
Ceres besitzt eine dunkle kohlenstoffreiche Oberfläche mit einer Albedo von 0,09. Radarbeobachtungen haben ergeben, dass die gesamte Oberfläche gleichmäßig von pulverigem Regolith bedeckt zu sein scheint. Herausragende oder isolierte Oberflächenmerkmale wurden erstmals im Jahr 1995 durch UV-Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop festgestellt: Es zeigte sich ein dunkler Fleck mit einem Durchmesser von etwa 250 km, der zu Ehren des Entdeckers von Ceres „Piazzi“ benannt wurde. Weitere Beobachtungen mit Hubble in den Jahren 2003 und 2004 ermöglichten die Erstellung einer Karte, die neben „Piazzi“ und einem auffälligen, hellen Fleck zahlreiche kleinere Oberflächenmerkmale zeigte.
Nähere Details lieferte 2015 die US-Raumsonde Dawn, sie offenbarte dicht gesäte Einschlagkrater. Der größte benannte Krater namens Kerwan hat einen mittleren Durchmesser von 280 km und liegt am Äquator. Die Wand des Kraters Occator ragt an manchen Stellen fast 2.000 Meter steil in die Höhe, innerhalb des Kraters liegen einige sehr helle Stellen, wobei in der Mitte mit Cerealia Facula der hellste Bereich des gesamten Himmelskörpers liegt. Außerdem gibt es noch eine andere Gruppe von Flecken weiter im Osten mit dem Namen Vinalia Faculae. Ein Rätsel ist der Mangel an großen Kratern; einer der Erklärungsversuche ist die Annahme einer elastisch-zähen Oberfläche. Zumindest das große ovale Becken Vendimia Planitia könnte der unauffällige Rest einer sehr alten, größeren Impaktstruktur sein. Vendimia Planitia hat einen Durchmesser von bis zu 750 km und erstreckt sich bis südlich des Äquators in den Krater Kerwan. Die topografischen Höhenunterschiede auf Ceres betragen insgesamt bis zu 15 Kilometer.
Bei den hellen Flecken innerhalb von Occator und an anderen Stellen, die bereits von Hubble erfasst wurden, handelt es sich vermutlich um Salzablagerungen. Eine Infrarot-Spektralanalyse deutet darauf hin, dass die hellen Flecken zum größten Teil aus Natriumcarbonat mit kleinen Anteilen von Silikatmineralen und Ammoniumkarbonat oder ‑chlorid bestehen.
Im Rahmen der Dawn-Mission wurde außerdem der kuppelförmige Kryovulkan Ahuna Mons entdeckt, der sich in der Nähe des Äquators etwa 4.000 Meter hoch erhebt und aus einer Mischung von Chloriden, Mineralien und Wassereis besteht. Die Durchschnittstemperatur am Äquator beträgt etwa −110 °C.