(253) Mathilde ist ein Asteroid des mittleren Hauptgürtels, der am 12. November 1885 vom österreichischen Astronomen Johann Palisa an der Universitätssternwarte Wien bei einer Helligkeit von 12 mag entdeckt wurde. Er wurde 1997 als dritter Asteroid durch eine Raumsonde aus der Nähe fotografiert.
Der Asteroid wurde vermutlich benannt zu Ehren von Mathilde Palmyre, geb. Worms (1850–1919), der Ehefrau des französischen Astronomen Maurice Loewy (1833–1907), stellvertretender Direktor des Pariser Observatoriums. Die Benennung erfolgte durch Auguste Victor Lebeuf (1859–1929), zu der Zeit Mitarbeiter am Pariser Observatorium, der erstmals die Umlaufbahn berechnet hatte.
Wissenschaftliche Auswertung Aus Ergebnissen der IRAS Minor Planet Survey (IMPS) wurden 1992 Angaben zu Durchmesser und Albedo für zahlreiche Asteroiden abgeleitet, darunter auch (253) Mathilde, für die damals Werte von 58,1 km bzw. 0,04 erhalten wurden.E. F. Tedesco, P. V. Noah, M. Noah, S. D. Price: The Supplemental IRAS Minor Planet Survey. In: The Astronomical Journal. Band 123, Nr. 2, 2002, S. 1056–1085, doi:10.1086/338320 (PDF; 398 kB).
Bei der Planung einer Mission der Raumsonde NEAR (Near-Earth Asteroid Rendezvous) zum Asteroiden (433) Eros geriet (253) Mathilde als ein Zwischenziel in den Fokus, bei dem 16 Monate nach dem Start der Raumsonde ein enger Vorbeiflug erfolgen könnte. Um das NEAR-Team bei der Missionsplanung zu unterstützen, erfolgte am 8. Februar 1995 eine bodengestützte spektroskopische Erkundung von (253) Mathilde im sichtbaren Bereich am Michigan-Dartmouth-MIT (MDM) Observatory in Arizona. Die unmittelbare Einschätzung war, dass (253) Mathilde ein Asteroid der Spektralklasse C ist, ein taxonomischer Typ, der bis dahin noch nicht von einer Raumsonde besucht worden war. Das beobachtete Spektrum lag genau zwischen den gut bekannten Spektren der größten Asteroiden (1) Ceres und (2) Pallas und ähnelte dem von kohligen Chondriten und schwarzen gewöhnlichen Chondriten.R. P. Binzel, T. H. Burbine, S. J. Bus: Groundbased Reconnaissance of Asteroid 253 Mathilde: Visible Wavelength Spectrum and Meteorite Comparison. In: Icarus. Band 119, Nr. 2, 1996, S. 447–449, doi:10.1006/icar.1996.0029.
Photometrische Messungen des Asteroiden fanden erstmals statt vom Anfang Februar bis Anfang Juni 1995 an verschiedenen Observatorien, wie dem La-Silla-Observatorium in Chile, dem Table Mountain Observatory und dem Kitt-Peak-Nationalobservatorium in Kalifornien, dem Observatoire de Haute-Provence in Frankreich sowie an der Astronomischen Einrichtung Leoncito (CASLEO) in Argentinien. Bereits die während der ersten Beobachtungen erfassten Lichtkurven wiesen auf eine sehr lange Rotationsperiode hin, woraufhin die Beobachtungsstrategie entsprechend angepasst wurde. Aus den während 52 Beobachtungsnächten aufgezeichneten Daten konnte schließlich eine Rotationsperiode von 417,7 h bzw. 17,41 Tagen abgeleitet werden. Dies war die drittlängste Periode, die bis dahin bei einem Asteroiden gemessen worden war. Es wurden aber auch Hinweise darauf gefunden, dass es weitere Periodizitäten in der Rotation von (253) Mathilde gibt, wie eine noch langsamere von etwa 31 Tagen. Wenn diese zweite Periodizität echt wäre, bestände eine mögliche Interpretation darin, dass sich (253) Mathilde in einem „angeregten“ Rotationszustand befindet mit einer Komponente, die mit der ersten Periode um die Hauptachse des Körpers rotiert, und einer Präzession der Hauptachse mit der zweiten Periode.S. Mottola, W. D. Sears, A. Erikson, A. W. Harris, J. W. Young, G. Hahn, M. Dahlgren, B. E. A. Mueller, B. Owen, R. Gil-Hutton, J. Licandro, M. A. Barucci, C. Angeli, G. Neukum, C.-I. Lagerkvist, J. F. Lahulla: The slow rotation of 253 Mathilde. In: Planetary and Space Science. Band 43, Nr. 12, 1995, S. 1609–1613, doi:10.1016/0032-0633(95)00127-1.
Um nach Variationen auf der Asteroidenoberfläche zu suchen, wurden vom 26. März bis 22. Mai 1996 am La-Silla-Observatorium mehrere Beobachtungen im sichtbaren Bereich durchgeführt. In Verbindung mit den spektroskopischen Beobachtungen von 1995 (siehe oben) zeigten die Ergebnisse, dass (253) Mathildes Oberfläche über fast die Hälfte ihrer Rotationsperiode homogen ist. Zusätzliche spektroskopische Oberflächenanalysen im sichtbaren und nah-infraroten Bereich zeigten strukturlose Spektren,A. Doressoundiram, M. A. Barucci, M. Fulchignoni: Search for rotational variation in the spectra of 253 Mathilde. In: Astronomy & Astrophysics. Band 325, 1997, S. L9–L11, (PDF; 96 kB). ebenso wie weitere Aufnahmen im Infraroten am 25. und 26. Mai 1996 mit der Infrared Telescope Facility (IRTF) am Mauna-Kea-Observatorium auf Hawaiʻi. Die Spektraldaten passten wieder am ehesten zu erhitzten kohligen Chondriten oder schockgeschwärzten gewöhnlichen Chondriten.A. S. Rivkin, B. E. Clark, D. T. Britt, L. A. Lebofsky: Infrared Spectrophotometry of the NEAR Flyby Target 253 Mathilde. In: Icarus. Band 127, Nr. 1, 1997, S. 255–257, doi:10.1006/icar.1997.5695 (PDF; 210 kB).
Raumsonde NEAR Shoemaker Nach ihrem Start im Februar 1996 bestand für die Raumsonde NEAR, später in NEAR Shoemaker umbenannt, aufgrund einer nur alle sieben Jahre auftretenden günstigen Konstellation die Möglichkeit, ihr eigentliches Ziel, den Asteroiden (433) Eros, bereits nach einer kurzen Reisedauer von knapp drei Jahren zu erreichen. Etwa eine Woche vor einem dazu notwendigen Korrekturmanöver ergab sich am 27. Juni 1997 ein enger Vorbeiflug an (253) Mathilde. Wegen des großen Sonnenabstandes von etwa 2 AE und der dadurch stark eingeschränkten Stromversorgung konnte von den an Bord befindlichen Experimenten nur der Multispectral Imager (MSI) eingesetzt werden, um fotografische Aufnahmen bei verschiedenen Wellenlängen zu gewinnen. Die Schwierigkeit dabei war, dass sowohl die Ausrichtung der Solarmodule zur Sonne als auch die des MSI auf den Asteroiden mit einer ausgeklügelten Drehung der ganzen Raumsonde erreicht werden musste, da es keine Schwenkvorrichtungen gab.
mini|rechts|Während des Vorbeiflugs von NEAR Shoemaker aufgenommene Bilderfolge von (253) Mathilde Während einer Zeitspanne von etwa 5 Minuten vor bis 20 Minuten nach der größten Annäherung um 12:56 Uhr UT bis auf 1212 km bei einer Relativgeschwindigkeit von 9,9 km/s wurden insgesamt 534 Bilder aufgenommen, von denen 330 den Asteroiden oder Teile davon zeigten. Die Raumsonde hatte genügend Speicherkapazität, um unter Verwendung von Datenkompression mehr als 1000 Bilder zu speichern, die in 10 Stunden zur Erde übertragen werden konnten.A. Harch, G. A. Heyler: Design and Execution of the Asteroid Mathilde Flyby. In: Acta Astronautica. Band 45, Nr. 4–9, 1999, S. 373–380, doi:10.1016/S0094-5765(99)00156-3.L. Prockter, S. Murchie, A. Cheng, S. Krimigis, R. Farquhar, A. Santo, J. Trombka: The NEAR Shoemaker Mission to Asteroid 433 Eros. In: Acta Astronautica. Band 51, Nr. 1–9, 2002, S. 491–500, doi:10.1016/S0094-5765(02)00098-X.
Der gesamte beleuchtete Teil des Asteroiden wurde dabei in Farbe mit einer Auflösung von mindestens 500 m/Pixel abgebildet, die besten Auflösungen erreichten 160 m/Pixel. Insgesamt konnten etwa 60 % der Oberfläche erfasst werden. Die Auswertung der Aufnahmen brachte folgende Ergebnisse:J. Veverka, P. Thomas, A. Harch, B. Clark, J. F. Bell III, B. Carcich, J. Joseph, C. Chapman, W. Merline, M. Robinson, M. Malin, L. A. McFadden, S. Murchie, S. E. Hawkins III, R. Farquhar, N. Izenberg, A. Cheng: NEAR’s Flyby of 253 Mathilde: Images of a C Asteroid. In: Science. Band 278, Nr. 5346, 1997, S. 2109–2114, doi:10.1126/science.278.5346.2109 (PDF; 388 kB).J. Veverka, P. Thomas, A. Harch, B. Clark, J. F. Bell III, B. Carcich, J. Joseph, S. Murchie, N. Izenberg, C. Chapman, W. Merline, M. Malin, L. McFadden, M. Robinson: NEAR Encounter with Asteroid 253 Mathilde: Overview. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 3–16, doi:10.1006/icar.1999.6120 (PDF; 1,11 MB). (253) Mathilde ist ein Objekt mit geringer Reflektivität und mit Hauptdurchmessern von (66 × 48 × 44) km. Der mittlere Durchmesser von 52,8 ± 2,6 km ist etwas kleiner als der zuvor durch teleskopische Beobachtungen vermutete. Die Oberflächenmorphologie wird von großen Kratern dominiert, von denen mindestens vier Durchmesser aufweisen, die mit dem Radius des Asteroiden vergleichbar sind, die beiden größten haben Durchmesser von 29 bzw. 33 km. In den Kraterwänden finden sich keine Hinweise auf eine Schichtung, jedoch Hinweise auf eine Hangabwärtsbewegung.P. C. Thomas, J. Veverka, J. F. Bell III, B. E. Clark, B. Carcich, J. Joseph, M. Robinson, L. A. McFadden, M. C. Malin, C. R. Chapman, W. Merline, S. Murchie: Mathilde: Size, Shape, and Geology. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 17–27, doi:10.1006/icar.1999.6121 (PDF; 1,79 MB). Aus den MSI-Aufnahmen in Verbindung mit teleskopischen Beobachtungen wurde ein photometrisches Modell für (253) Mathilde berechnet. Es konnte daraus abgeleitet werden: (253) Mathilde besitzt eine geringe geometrische Albedo von 0,05 und ist damit der dunkelste Asteroid, der bis dahin von Raumsonden beobachtet wurde. Die Reflektivität entspricht der von kohligen Chondriten und Asteroiden des C-Typs. Die Oberfläche ist sowohl hinsichtlich der Farbe als auch der Albedo äußerst homogen: Insbesondere wurden keine Farb- oder Albedo-Variationen im Zusammenhang mit Kratern festgestellt. Die photometrischen Eigenschaften ähneln stark denen des Marsmonds Phobos, eine etwas stärkere Rückstreuung könnte aber an der Oberfläche auf einen weniger porösen Regolith oder eine andere Verteilung der Regolithkorngrößen als bei diesem hinweisen.B. E. Clark, J. Veverka, P. Helfenstein, P. C. Thomas, J. F. Bell III, A. Harch, M. S. Robinson, S. L. Murchie, L. A. McFadden, C. R. Chapman: NEAR Photometry of Asteroid 253 Mathilde. In: Icarus. Band 140, Nr. 1, 1999, S. 53–65, doi:10.1006/icar.1999.6124 (PDF; 226 kB). Durch die Auswertung der gravitativen Störung (253) Mathildes auf die vorbeifliegende Raumsonde konnte auch ihre Masse auf (103 ± 4)·1015 kg bestimmt werden. Zusammen mit einer Volumenschätzung für den Asteroiden von etwa 78.000 km³ lässt diese Masse auf eine geringe Dichte von 1,3 ± 0,3 g/cm³ bei einer Porosität von 41 % schließen.D. K. Yeomans, J.-P. Barriot, D. W. Dunham, R. W. Farquhar, J. D. Giorgini, C. E. Helfrich, A. S. Konopliv, J. V. McAdams, J. K. Miller, W. M. Owen Jr., D. J. Scheeres, S. P. Synnott, B. G. Williams: Estimating the Mass of Asteroid 253 Mathilde from Tracking Data During the NEAR Flyby. In: Science. Band 278, Nr. 5346, 1997, S. 2106–2109, doi:10.1126/science.278.5346.2106 (PDF; 88 kB).B. Carry: Density of Asteroids. In: Planetary and Space Science. Band 73, Nr. 1, 2012, S. 98–118, doi:10.1016/j.pss.2012.03.009 (arXiv-Preprint: PDF; 5,41 MB).