АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2008, том 42, № 6, с. 538-554
УДК 523.44
РАЗМЕРЫ ЦВЕТОВЫХ ПЯТЕН НА ПОВЕРХНОСТИ АСТЕРОИДА 4 ВЕСТА
© 2008 г. В. В. Прокофьева-Михайловская, А. Н. Рублевский, В. В. Бочков
Научно-исследовательский институт Крымская астрофизическая обсерватория, Украина
Поступила в редакцию 21.06.2007 г.
После исправления 17.03.2008 г.
Определение размеров цветовых пятен на поверхности астероида 4 Веста сделано с помощью спектрально-частотного метода. Использованы цифровые записи спектров астероида, полученные 2, 3, 4 и 7 февраля 2002 г. в НИИ КрАО с помощью телевизионной аппаратуры и бесщелевого афокального спектрографа на телескопе МТМ-500. Спектральное разрешение, обусловленное качеством изображений, составляло около 40 А, время экспозиции 30 с. Энергетическая калибровка велась как по искусственному стандарту на светодиодах, так и по трем звездам-стандартам. По внеатмосферным спектрам астероида были рассчитаны синтетические показатели цвета B-V и V-R. Из этих данных были удалены их изменения с фазой вращения астероида. После этого проведен поиск периодов, по величине значительно меньших периода вращения астероида, причем каждый раз проводилось отбеливание данных за найденный период. Предполагая, что размер пятен определяется половиной найденного периода и пятна расположены в экваториально зоне астероида, мы определили 20 размеров пятен в длинноволновой области спектра и 19 в коротковолновой. Наименьший размер составил около 9 км. Отчетливо выделился в синей области спектра известный размер кратера в южном полушарии астероида. Статистические оценки размеров красноватых пятен и сравнение со статистикой старых кратеров позволили сделать предположение, что на астероиде Веста красноватые пятна являются старыми образованиями.
PACS: 96.30.Ys
ВВЕДЕНИЕ
Имеется большое число публикаций, посвященных описанию законов рассеяния света шероховатыми поверхностями. Большинство работ посвящено исследованиям Луны и планет. Акцент в них делается на распределение яркости по поверхности небесного тела (Барабашов, 1970; Акимов, 1975; Станкевич, Шкуратов, 1992; Корохин, Акимов, 1994; Великодский, 2002). Работ с описанием законов рассеяния света поверхностью астероидов значительно меньше. Акимов и др. (1983) писали, что поверхности астероидов значительно более неоднородны, чем считалось ранее. Неоднородности поверхностей астероидов влияют на поле рассеяния астероидом солнечного света. Это обусловлено разным количеством отраженного и рассеянного света от детали поверхности в разных направлениях. Поэтому при вращении астероида количество света, направленного в сторону земного наблюдателя, становится переменным по времени. Длительность кратковременного увеличения или уменьшения блеска астероида может быть использована для оценки размера детали на поверхности астероида. Еще 30 лет назад Burns и Tedesco (1979) привели формулу, по которой из данных фотометрии можно оценить размеры деталей поверхностей астероида:
L = nD Ai/Prot, (1)
где Ь - размер детали поверхности, В - диаметр астероида, Дг - время регистрации детали на кривой блеска, Рго1 - период вращения астероида. Однако на протяжении многих лет их рекомендация почти не была использована на практике для оценки размеров деталей на поверхностях астероидов. Необходима разработка методики проведения таких оценок.
Впервые оценки размеров деталей на поверхности астероида были сделаны в НИИ Крымская астрофизическая обсерватория (НИИ КрАО) по фотометрическим наблюдениям астероида 1620 Географ во время его сближения с Землей в 1994 г. (Карачки-на и др., 1998). Факт модуляции кривых блеска астероида был отмечен Васильевым и др. (1996). Частотный анализ данных фотометрии, полученных в течение двух соседних по времени ночей во время первичного и вторичного максимума блеска астероида, показал присутствие разных частот. Оценки характерных размеров неоднородностей поверхности (Карачкина, Прокофьева, 1997) оказались в хорошем согласии с данными радиолокации о размерах кратеров, находящихся на соответствующих поверхностях астероида (О8й"о и др., 1996).
Применение частотного анализа для исследования распределения гидросиликатов (к = 440 нм) на поверхности астероида 21 Лютеция позволило найти ряд частот и, в предположении, что размер пятна
определяется половиной найденного периода, оценить размеры соответствующих пятен. Сравнение найденных размеров с размерами старых и молодых кратеров (Скобелева, 1987) позволило сделать вывод об их сравнительно молодом возрасте (Прокофьева и др., 2005). Работа показала, что исследования высокочастотной модуляции кривых блеска астероида несет важную информацию о размерах деталей на его поверхности.
В настоящее время метод оценки размеров деталей на поверхностях небесных тел по результатам частотного анализа плотных рядов спектрофото-метрических измерений получил название спектрально-частотный метод исследований безатмосферных тел Солнечной системы (Busarev и др., 2006; Бусарев и др., 2007).
Спектрально-частотный метод применен нами для оценки размеров цветовых пятен на поверхности астероида Веста по показателям цвета B-V и V-R. Отличие размеров пятен в синей и красной областях спектра позволяет также рассмотреть вопрос об их возрастных характеристиках.
Известно, что исследования спектральной отражательной способности деталей лунной поверхности (Charette и др., 1974) позволили выявить зависимость цветов деталей поверхности от их возраста. Лабораторные работы, проведенные группой ученых (Moroz и др., 1996), показали, что обыкновенные хондриты, оливины и другие материалы изменяют спектральные характеристики после обработки их в вакууме лазерным лучом, вызывавшим быстрое плавление и остывание изучаемых материалов. Авторами сделан вывод, что спектры, полученные после обработки образцов лазерными лучом, близки спектрам S-астероидов. Статистические исследования цветов астероидов были проведены рядом авторов по результатам 5-цветно-го Слоановского обзора неба более чем 100 тыс. таких объектов. Была подтверждена генетическая связь между членами отдельных семейств, а также показано, что члены различных семейств имеют отличающиеся цвета (Ivesic и др., 2002; Nesvorny и др., 2005). Установлено, что существует корреляция между цветом астероида и его возрастом. Сделано заключение, что астероиды S-типа с возрастом становятся более красными (Jedicke и др., 2004). В то же время показано, что некоторые астероиды типа C с возрастом становятся более синими (Nesvorny и др., 2005). Считается, что астероиды изменяют свой цвет под воздействием солнечного ветра и потока микрометеоритов, то есть в результате "космического созревания" (Clark и др., 2002). Поэтому определение размеров пятен на поверхности астероида Веста в разных спектральных областях может пролить свет на их возраст.
Известно также, что размеры старых и сравнительно молодых кратеров отличаются. Скобелева
(1987), проведя анализ 11 тыс. кратеров с пересекающимися валами, расположенных на Луне, Марсе и Меркурии, пришла к выводу, что диаметры молодых кратеров имеют преимущественно размеры от 10 до 30 км. Старые кратеры имеют разные размеры: диаметры 10-30 км имеют около 20% кратеров, диаметры около 30-60 км - 33%-39%, а больше 60 км - от 35% до 52%.
Целью настоящей работы является оценка размеров цветовых пятен, расположенных на поверхности астероида Веста. Определение размеров пятен выполнено по показателям цвета B-Vи V-R путем использования частотного анализа данных, полученных одновременно в полосах BVR. Для расчета синтетических величин B, V и R использованы спектрофотометрические наблюдения астероида 4 Веста, проведенные в НИИ КрАО в 2002 г.
ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АСТЕРОИДА 4 ВЕСТА
Астероид 4 Веста является третьим по размеру и самым ярким астероидом. Он был открыт Ольбер-сом более двухсот лет назад, в 1802 г. Наблюдения и исследования этого астероида были проведены на многих обсерваториях мира различными методами (например, Gehrels, 1967; Hansen, 1976; Аксенов и др., 1987). Астероид является главным объектом спектрального типа V (Bus и др., 2002).
Сейчас интерес к его наблюдениям повышен, так как он намечен объектом запланированных исследований с борта КА Dawn (Vernazza и др., 2005). Запуск аппарата состоялся 27 сентября 2007 г. Исследования Весты планируется провести в 2011 г., для чего КА выйдет на орбиту около нее. Он оснащен фотокамерами высокого разрешения, инфракрасным спектрометром, детекторами нейтронов и гамма-излучения. Ожидается, что Dawn передаст на Землю снимки поверхности астероида Веста высокого качества (http://grani.ru/Sotiety/Science/m.127901).
Альбедо поверхности астероида (геометрическое альбедо) определялось многократно. В ряде работ (Tedesco, Veeder, 1992; Tedesco и др., 2002) приводится высокая величина альбедо pv = 0.42, определенная по данным ИСЗ Infrared Astronomical Satellite (IRAS). В данных эфемеридной службы JPL/HORISON (http://ssd/jpl.nasa.gov/) приводится та же величина альбедо. Однако поляриметрические наблюдения дают значительно более низкое значение альбедо. Розенбуш и др. (2006) пришли к выводу, что альбедо астероида в диапазоне фазовых углов 0.°6 - 5.°0 составляло 0.24. Ими была получена типичная для среднеальбедных астероидов фазовая зависимость. Близкая к последнему значению величина альбедо приведена также в статье Lupishko и Mohamed (1996). Отметим, что, сравнивая IRAS-альбедо с данными других наблюдений
тех же астероидов, Луиишко пришел к выводу, что систематические погрешности IRAS-альбедо растут с увеличением геометрического альбедо (Луиишко, 1998), достигая величины 0.2 при значении альбедо около 0.4. Поэтому можно считать, что астероид Веста скорее относится к среднеальбед-ным астероидам, чем к высокоальбедным.
Результаты определения координат полюса Весты показывают различия, достигающие 20°-30° (Cellino и др., 1987). В статье Gehrels (1967) определены эклиптическая долгота полюса, равная 126° ± 5°, и эклиптическая широта + 65°± 4°. Позже в статье Taylor и др. (1985) были приведены значения координат полюса: эклиптическая долгота 103° ± 6°, эклипт
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.