АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2009, том 43, № 5, с. 470-480
УДК 523.64
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДАЛЕННЫХ КОМЕТ: C/2002 VQ94 (LINEAR) И 29/ШВАССМАНА-ВАХМАНА 1
© 2009 г. А. В. Иванова*, П. П. Корсун*, В. Л. Афанасьев**
^Главная астрономическая обсерватория НАН Украины **Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Россия Поступила в редакцию 21.10.2008 г.
В работе представлен анализ результатов фотометрических наблюдений двух удаленных комет C/2002 VQ94 (LINEAR) и 29P/Швассмана-Ваxмана 1, вышолненных на 6-м телескопе CAO РАН. Исследуемые кометы показывают значительную активность вне зоны сублимации водяного льда (на гелиоцентрических расстояниях больше 5 а. е.). В спектрах рассматриваемых комет были обнаружены эмиссии CO+ и
N+. Наличие таких эмиссий может быть свидетельством формирования комет во внешних регионах Солнечной системы, либо в протопланетном облаке при температуре <25 К. Получено, что фотометрический максимум ионосферы (в фильтре CO+) кометы C/2002 VQ94 (LINEAR) смещен относительно фотометрического центра пылевой комы на 1.4'' (7.44 х 103 км) в направлении, отклоненном на 63° от направления на Солнце. Используя специальные фильтры для обработки изображений, авторы выделили активные структуры (джеты) в пылевой коме кометы 29P/Швассмана-Ваxмана 1.
PACS: 96.30.C
ВВЕДЕНИЕ
Комета, как явление, обычно формируется, когда ядро кометы приближается к Солнцу на расстояние, достаточное для начала процесса сублимации водяного льда (<3 a. e.), являющегося основной летучей компонентой ядра. В дальнейшем из нейтральных паров воды и примесей образуется голова кометы. Поток сублимата с поверхности ядра кометы, увлекая за собой тугоплавкие пылевые частицы, формирует пылевой хвост.
Тем не менее из наблюдений хорошо известно, что ядра некоторых комет проявляют активность на гелиоцентрических расстояниях, намного превышающих граничное расстояние (Sekanina и др., 1992; Rauer и др., 1997), где происходит сублимация водяного льда. Предлагаются различные механизмы для объяснения активности комет на больших гелиоцентрических расстояниях. Многие авторы объясняют активность комет на больших гелиоцентрических расстояниях сублимацией наиболее летучих примесей, а именно СО- и/или С02-льда (Prialnik, Bar-Nun, 1992) или комбинацией экзотермических процессов в кометном ядре, например, таких, как полимеризация HCN, кристаллизация водяного аморфного льда (Gronkowski, Smela, 1998; Capria, 2002; Prialnik, 2002).
Предметом наших исследований стали кометы с перигелийными расстояниями больше 5 а. е. (они никогда не заходят в зону сублимации водяного льда), активность которых на больших гелиоцентрических расстояниях связана с образованием протяженных хвостов. Как правило, хвосты этих комет
не имеют внутренней структуры, их ширина примерно одинакова вдоль хвоста, зачастую они сильно изогнуты, позиционный угол продолженного радиус-вектора может составлять до 60°.
В ходе наблюдений этих комет было замечено, что две кометы имеют характерные отличия от комет нашей выборки. В процессе обработки наблюдений мы обнаружили, что кометы С/2002 VQ94 (Linear) (в дальнейшем VQ94) и 29P/Швассмана-Вахмана 1 (в дальнейшем SW1) имеют схожую морфологию, а в спектрах этих комет, кроме континуума, были обнаружены полосы С0+, N+, CN и C3 (Korsun и др., 2006; 2008). Надо отметить, что впервые линии CO+ в спектре кометы SW1 были отождествлены по данным наблюдений, выполненных в 1978 и 1979 гг. Cocran и др. (1980). В дальнейшем Jokers и др. (1992) получили изображения кометы SW1 в линии С0+ и исследовали морфологию ее ионной компоненты.
Что касается морфологии комет, то у обеих комет наблюдается активность в виде асимметричной комы с особенностями в виде джетов, несмотря на то, что они не заходят в область сублимации водяного льда. Обе кометы обладают различным динамическим поведением, но схожими физическими свойствами.
Периодическая комета SW1 была открыта в окрестности Юпитера (q = 5.47 а. е. и е = 0.15) в ноябре 1927 г. Со временем ее орбита претерпела эволюционные изменения вследствие влияния притяжения Юпитера и стала практически круговой с ор-
битальными параметрами q = 5.72 а. е. и е = 0.044. Со времени обнаружения до настоящего времени у кометы изменился и орбитальный период, он уменьшился с 16 лет до 14.9. На сегодняшний день комету SW1 относят к классу кентавров.
Комета С/2002 VQ94 (LINEAR) была открыта как новый объект 19 звездной величины в рамках исследовательского проекта LINEAR в ноябре
2002 г., когда она находилась на гелиоцентрическом расстоянии 10 а. е. и геоцентрическом расстоянии 9.16 а. е. (Marsden, 2002). Этот объект изначально наблюдался Tegler в 2003 г. как астероид. Впервые кометная активность у астероида С/2002 VQ94 (LINEAR) была зафиксирована в августе
2003 г., когда он находился на гелиоцентрическом расстоянии 8.9 а. е. На изображениях, полученных в августе 2003 г. на 2.2-м телескопе университета Гавайи (Green, 2003), было обнаружено, что астероид VQ94 обладает заметной протяженной 10'' комой с веерообразной структурой. В 2003 г. объект C/2002 VQ94 был отнесен к классу комет (Parker, 2003). Более протяженную асимметричную кому этой кометы наблюдали позже (в марте 2006 г.) в широкополосных фильтрах V и R на гелиоцентрическом расстоянии 6.8 а. е. (Korsun и др., 2006) и в среднепо-лосных фильтрах в апреле 2007 г. на гелиоцентрическом расстоянии 7.33 а. е. (Korsun и др., 2008).
Обе кометы обладают ядрами, размеры которых больше, чем у типичных короткопериодических комет. По данным исследования кометы SW1 методом оптической фотометрии (Meech и др., 1993) и анализа теплового излучения (Cruikshank, Brown, 1983; Stansberry и др., 2004) была получена оценка радиуса кометы, которая составляет 15-44 км. Эффективный радиус ядра кометы VQ94, рассчитанный Jewitt (2005), составляет 40.7 км, при условии, что ее альбедо 0.04. Эта оценка была получена в период, когда объекту VQ94 еще не приписывали кометной природы.
Комета SW1 показывает эпизодическую вспы-шечную активность на протяжении многих наблюдательных периодов (Roemer, 1958; Whipple, 1980). В свою очередь, Jewitt (1990) отмечал, что у кометы SW1, несмотря на различную степень активности, на протяжении всего времени наблюдения кометы в целом, кома никогда полностью не исчезала. По данным мониторинга кометы SW1 (Trigo-Rodriguez, 2008) с 2002 по 2007 гг. авторами было обнаружено 28 вспышек. Среднее количество вспышек в комете составило 7.3 ежегодно. Несмотря на хорошие и стабильные наблюдения, установить точную периодичность возникновения вспышки в комете не получилось, таким образом, подтверждается непредсказуемость активной деятельности этой кометы. Происхождение и орбитальная эволюция кометы также еще до конца не ясны.
НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА
Наблюдения комет SW1 и VQ94 проходили в рамках программы спектральных и фотометрических исследований комет, которые проявляют значительную активность на больших гелиоцентрических расстояниях. Наблюдения проводились на 6-м телескопе БТА (CAO РАН, Россия) с фокальным редуктором SCORPIO, расположенным в прямом фокусе телескопа (Afanasiev, Moiseev, 2005). Фокальный редуктор SCORPIO использовался в фотометрической и спектральной (с длинной щелью) модах. В качестве приемника излучения была использована ПЗС-камера EEV-42-40 размером 2048 х 2048 пикселей. Поле зрения приемника составляет 6.1' х 6.1' с масштабом изображения 0.18''на пиксель.
Комета SW1 наблюдалась в широкополосных фильтрах B, V и R в декабре 2006 г., в период высокой активности кометы, а также кометном CO+ (к = 4280 Â, FWHM = 40 Â) и среднеполосном SED537 (к = 5309 Â, FWHM = 169 Â) фильтрах в ноябре 2007 г., когда у кометы также наблюдалась повышенная активность. Гелиоцентрическое и геоцентрическое расстояния кометы в 2006 г. были, соответственно, 5.87 и 4.95 а. е., а в 2007 г. - 5.97 и 5.19 а. е.
Комета VQ94 наблюдалась в широкополосном фильтре R и среднеполосных фильтрах SED415 (к = 4203 Â, FWHM = 212 Â) и SED537 (к = 5309 Â, FWHM = 169 Â) в апреле 2007 г. Гелиоцентрическое и геоцентрическое расстояния кометы в 2007 г. были, соответственно, 6.8 и 6.6 а. е. Более детальная информация о проведенных наблюдениях представлена в таблице.
За весь период наблюдений с помощью прибора SCORPIO мы имели возможность отслеживать движение кометы относительно неподвижных звезд. Для компенсации возможных изменений видимости, которые могли возникнуть за период наблюдения кометы в разных фильтрах на протяжении ночи, порядок смены фильтров был следующим: SED415, SED537, SED415, SED537 и т.д. (табл.).
Редукция полученного ряда данных выполнялась с помощью программ, написанных под IDL. Изображения были очищены от следов космических частиц. При обработке изображений также учитывалась величина постоянного смещения уровня выходного электрического сигнала (bias). В дальнейшем кадры были исправлены за плоское поле. Для компенсации фотометрических различий пикселей приемника использовались изображения утреннего неба. Для увеличения отношения сигнал/шум наблюденных данных фотометрические изображения были пробиннированы 2 х 2 (суммируются заряды смежных ячеек в один суперпиксель). Дополнительно все ряды однородных данных, полученных в каждом из фильтров, были просуммированы для дальнейшего использования.
Журнал наблюдений
Момент, ИТ г, а. е. А, а. е. Экспозиция, с Р*, град Фильтр Комета
Декабрь, 15.911, 2006 5.865 4.947 300 102.4 В
Декабрь, 15.915, 2006 5.865 4.947 300 102.4 В
Декабрь, 15.919, 2006 5.865 4.947 200 102.4 V
Декабрь, 15.922, 2006 5.865 4.947 200 102.4 V
Декабрь, 15.924, 2006 5.865 4.947 100 102.4 я
Декабрь, 15.926, 2006 5.865 4.947 100 102.4 я
Декабрь, 15.996, 2006 5.865 4.947 300 102.4 В
Декабрь, 15.999, 2006 5.865 4.947 200 102.4 V
Декабрь, 16.002, 2006 5.865 4.947 200 102.4 V
Декабрь, 16.005, 2006 5.865 4.947 100 102.4 я
Декабрь, 16.006, 2006 5.868 4.947 100 102.4 я 8W1
Апрель, 9.997, 2007 6.834 6.685 40 202.5 я У094
Апрель, 17.025, 2007 6.834 6.685 120 192.3 8ЕБ415 У094
Апрель, 17.027, 2007 6.834 6.685 120 192.3 8ЕБ537 У094
Апрель, 17.031, 2007 6.834 6.685 12
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.