УДК 523.64
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМЕТЫ C/2009 P1 (ГАРРАДД)
ДО ПРОХОЖДЕНИЯ ПЕРИГЕЛИЯ © 2014 г. А. В. Иванова1, С. А. Борисенко1, М. В. Андреев1, 2 3
1Главная астрономическая обсерватория НАН Украины 2Международный центр астрономических, медико-экологических исследований Национальной академии наук Украины 3Терскольский филиал института астрономии Российской академии наук e-mail: sandra@mao.kiev.ua; IvanovAleksandra@gmail.com Поступила в редакцию 02.09.2013 г.
В работе представлен анализ результатов фотометрических наблюдений кометы С/2009 P1 (Гар-радд), проведенных на 60-см телескопе Zeiss-600 Терскольской обсерватории. В период наблюдений комета находилась на гелиоцентрическом и геоцентрическом расстояниях 1.7 и 2.0 а. е. соответственно. ПЗС-изображения кометы были получены в стандартных узкополосных интерференционных фильтрах (HB), предложенных Международной программой исследований кометы Хейла-Боппа. Эти фильтры предназначенны для выделения континуумов BC (^4450/67 А), GC (^5260/56 А), RC (Х7128/58 А) и эмиссий C2 (^5141/118 А), CN (^3870/62 А) и C3 (^4062/62 А). Из фотометрических данных определены пылепроизводительность кометы, показатель и избыток цвета. Оценена концентрация молекул C2, CN и C3 и скорости их продуцирования на луче зрения. Полученные результаты показали, что физические параметры кометы близки к средним характеристикам, типичным для динамически новых комет.
DOI: 10.7868/S0320930X14050028
ВВЕДЕНИЕ
Комета С/2009 Р1 (Гаррадд) была открыта 13 августа 2009 г. (McNaught, Garradd, 2009) как объект 17.5 зв. величины с помощью 0.5 метрового телескопа Шмидта обсерватории Сайдинг-Спринг. В этот период комета находилась на гелиоцентрическом расстоянии 8.7 а. е. Параметры орбиты, такие как эксцентриситет е = 1.00099925, параметр Тиссерана Tj = —0.432, наклон i = 106.2° и большая полуось a = 2564.1 а. е. (Nakano, 2012), позволяют отнести комету к долгопериодическим кометам, пришедшим из облака Оорта.
Комета прошла перигелий 23 декабря 2011 г. на гелиоцентрическом расстоянии 1.55 а. е. и стала объектом пристального исследования в различных диапазонах длин волн.
Исследования кометы в инфракрасном диапазоне на гелиоцентрическом расстоянии больше 2 а. е. показало наличие следов таких элементов, как: CO, CH3OH, CH4, C2H6 и HCN, а также слабозаметное присутствие (верхний предел точности) таких элементов, как: NH3, C2H2, HDO и OCS (Paganini и др., 2012). Кроме того, авторы выявили значительную асимметрию истечения вещества по анализу отдельных пространственных профилей летучих веществ и континуума. Эти результаты могут свидетельствовать о суще-
ствовании двух отдельных источников (областей), из которых сублимирует газ H2O и CO в различных направлениях. Также авторами была получена высокая степень содержания СО вещества, что говорит о том, что комета C/2009 P1 — СО-обога-щенная.
Аналогичные результаты, относительно обилия СО в комете, были получены с помощью инфракрасного телескопа NASA фонда (IRTF) на Мау-на-Кеа, где наблюдения кометы проводились до и после прохождения перигелия (McKay и др., 2012).
Наблюдения кометы C/2009 P1 (Гаррадд) на расстоянии 2.1 а. е. c помощью телескопов Keck II и IRTF в инфракрасной области показали значительный избыток воды в направлении на Солнце, что может объясняться присутствием в этом направлении водяного джета с вкраплениями ледяных гранул (Villanueva и др., 2012).
Наблюдения кометы с помощью больших телескопов в течение 2011—2012 гг. на гелиоцентрических расстояниях от 2.40 до 1.57 а. е. позволили отождествить девять главных летучих элементов до перигелия и шесть после перигелия. В результате анализа полученных данных было установлено наличие таких элементов, как: H2O, CO, CH4, C2H2, C2H6, HCN, NH3, Н2СО и CH3OH (Mumma и др., 2012). Авторы также обнаружили, что коме-
та CO-обогащенная, в то время как на C2H2 сильно истощена. А содержание элементов C2H6 и CH3OH близко к измеренным значениям для комет облака Оорта, которые наблюдаются на сегодняшний день.
Также в период после прохождения перигелия комету C/2009 P1 (Гаррадд) исследовали с помощью космического аппарата Deep Impact в инфракрасной области (1.05—4.85 мкм) на гелиоцентрическом расстоянии 2 а. е. Были одновременно отождествлены все три доминирующих компоненты летучего вещества — H2O, CO2 и CO. Предварительный анализ показал, что комета имеет высокий процент содержания CO2 и CO по сравнению с другими кометами (Feaga и др., 2012).
С помощью космического телескопа Herschel (Bockelee-Morvan и др., 2012) было исследовано содержание D/H в комете С/2009 Р1, которое оказалось значительно выше, чем для земных океанов, а вот содержание 16O/18O соответствует земным оценкам этой величины.
Спектральные наблюдения кометы, проведенные на космическом телескопе Hubble Space Telescope (HST) в ультрафиолетовой области в январе 2012 г., также показали обилие СО по отношению к воде порядка 20% (Feldman и др., 2012).
Для исследования структуры и фрагментации внутри ядра кометы проводился анализ морфологии кометного изображения. Картографирование поверхностной яркости было выполнено попик-сельно в июле 2011 г. с помощью прибора PARI 0.35 м, установленного в главном фокусе телескопа ИСЗ HST. Предварительный анализ указывает на то, что ядро кометы является цельным телом продолговатой формы. Тем не менее, комета показывает признаки возможной будущей фрагментации кометного ядра (Mehnert и др., 2012).
В данной работе мы анализируем фотометрические данные, которые были получены при наблюдении кометы С/2009 Р1 (Гаррадд) до ее прохождения перигелия, с использованием узкополосных кометных НВ-фильтров.
НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА
Комета C/2009 P1 (Гаррадд) наблюдалась с 28 октября по 14 ноября 2011 г. В период наблюдений комета находилась на гелиоцентрическом расстоянии r = 1.7 а. е. и геоцентрическом расстоянии А = 2.0 а. е. Наблюдения кометы проводились на 60-см телескопе Zeiss-600 обсерватории Пик Терскол (МЦ АМЭИ). В качестве приемника излучения была использована ПЗС камера PixelVision Vienna с матрицей 1024 х 1024 пикселей. Поле зрения приемника составило 10.7' х 10.7', масштаб изображения — 0.63" на пиксель. Изображения кометы были получены с использованием узкополосных НВ-фильтров (Farnham и др.,
2000), предназначенных для выделения континуумов BC, GC, RC и эмиссий C2, CN и C3.
Для увеличения отношения сигнал/шум была использована процедура бинирования (2 х 2 пикселя в один).
Редукция полученных данных выполнялась с помощью программ, написанных на интерактивном языке IDL (http://www.ittvis.com/idl). Первичная обработка заключалась в учете подложки (bias) матрицы, в очистке изображений от следов космических частиц, в учете плоских полей и тем-нового тока (dark). В качестве плоских полей использовались изображения утреннего неба. В качестве фотометрического стандарта наблюдалась звезда HD 164852 (Farnham и др., 2000).
Для того чтобы просуммировать изображения кометы в разных фильтрах для дальнейшего анализа, необходимо было преобразовать все кадры, чтобы учесть смещение кометы относительно звезд поля. Для этого были измерены положения центра кометы и избранных звезд поля. С учетом полученных центров все изображения были смещены таким образом, чтобы на выходе получить набор кадров, приведенных к единому центру, который соответствует координате центра изображения кометы, выбранного на одном из кадров. На полученных изображениях фотометрический центр кометы имел одинаковые координаты, а центры звезд были смещены от кадра к кадру. В дальнейшем был учтен фон неба, была применена межкадровая медианная фильтрация ко всем преобразованным изображениям. Эта процедура позволила увеличить отношение сигнал/шум, а также частично избавиться от звезд поля. Следующим этапом работы с кадрами было приведение изображений (аналогичным способом, как и для центра кометы) к одной и той же координате, соответствующей центру звезды. К полученным изображениям опять была применена межкадровая медианная фильтрация, вследствие чего полученные изображения можно было использовать для дальнейшего анализа и, в частности, для апертурной фотометрии звезд поля.
Более детальная информация о проведенных наблюдениях представлена в табл. 1 и на рис. 1.
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМЕТЫ
Звездная величина кометы определялась по формуле:
mc = -2.5 lg
I cft)
I sM.
+ mst - 2.5 lgP(X)AM, (1)
где — звездная величина звезды-стандарта, и 1с — наблюдаемые потоки от звезды и кометы в относительных единицах, Р — коэффициент прозрачности атмосферы, ЛМ — разность воздушных
Таблица 1. Журнал наблюдений кометы С/2009 (Гаррадд) с 28 октября по 14 ноября 2011 г.
Дата наблюдений3 Экспозиция, с Воздушная масса г, а. е. А, а. е. Фильтры Звездная величина
Октябрь, 28.6536 300 1.49 1.730 1.986 ЯС 9.14 ± 0.04
Октябрь, 28.6653 180 1.59 1.730 1.986 ОС 10.08 ± 0.02
Октябрь, 28.6721 300 1.65 1.730 1.987 С2 8.43 ± 0.06
Октябрь, 28.6766 300 1.70 1.730 1.987 С3 9.89 ± 0.08
Октябрь, 28.6802 300 1.74 1.730 1.987 ВС 10.77 ± 0.01
Октябрь, 28.7104 300 2.18 1.730 1.987 СМ 8.98 ± 0.02
Октябрь, 29.6379 420 1.41 1.724 1.994 С2 8.30 ± 0.06
Октябрь, 29.6436 420 1.44 1.724 1.994 СМ 8.49 ± 0.02
Октябрь, 29.6486 420 1.48 1.724 1.994 ВС 10.77 ± 0.01
Октябрь, 29.6538 420 1.52 1.724 1.994 ЯС 9.12 ± 0.04
Октябрь, 29.6590 420 1.56 1.724 1.994 ОС 10.11 ± 0.02
Октябрь, 30.6441 420 1.47 1.718 2.003 С2 8.32 ± 0.06
Октябрь, 30.6508 420 1.52 1.718 2.003 СМ 8.52 ± 0.02
Октябрь, 30.6563 420 1.56 1.718 2.003 ВС 10.89 ± 0.01
Октябрь, 30.6630 420 1.62 1.718 2.003 ЯС 9.14 ± 0.04
Октябрь, 30.6689 420 1.68 1.718 2.003 С3 10.09 ± 0.07
Октябрь, 30.6740 420 1.74 1.718 2.003 ОС 10.22 ± 0.02
Октябрь, 31.6369 420 1.44 1.713 2.010 С2 8.35 ± 0.06
Октябрь, 31.6422 420 1.48 1.713 2.010 С3 10.03 ± 0.08
Октябрь, 31.6475 420 1.52 1.713 2.010 СМ 8.56 ± 0.02
Октябрь, 31.6538 420 1.57 1.713 2.010 ВС 10.86 ± 0.01
Октябрь, 31.6591 420 1.61 1.713 2.010 ЯС 9.08 ± 0.04
Октябрь, 31.6625 300 1.65 1.713 2.010 ОС 10.13 ± 0.02
Ноябрь, 1.6596 420 1.65 1.707 2.018 С2 8.25 ± 0.06
Ноябрь, 1.6646 420 1.70 1.707 2.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.