МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. І.І. МЕЧНИКОВА

Карачкіна Людмила Георгіївна

УДК 523.44

ФОТОМЕТРИЧНІ СВІДОЦТВА ПОДВІЙНОСТІ ОБРАНИХ АСТЕРОЇДІВ

Спеціальність 01.03.02 – Астрофізика, радіоастрономія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Одеса – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в НДІ „Кримська астрофізична обсерваторія”

Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук

Прокоф’єва Валентина Володимирівна,

НДІ „Кримська астрофізична обсерваторія”,

провідний науковий співробітник.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Чурюмов Клим Іванович,

Астрономічна обсерваторія

Київського національного університету

імені Тараса Шевченка,

провідний науковий співробітник.

кандидат фізико-математичних наук

Кошкін Микола Іванович,

НДІ "Астрономічна Обсерваторія" Одеського

національного університету ім. І.І. Мечникова,

завідувач відділу космічних досліджень

Провідна установа: Головна астрономічна обсерваторія

НАН України.

Захист відбудеться „_19_” березня 2004 р. о 11 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради К.41.051.04 по захисту кандидатських

дисертацій при Одеському національному університеті

ім. I.I. Мечникова за адресою: 65026, м. Одеса, вул. Дворянська, 2

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Одеського

національного університету за адресою: 65026, м. Одеса,

вул. Преображенська, 24.

Автореферат розісланий „_13_” лютого 2004 р.

вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор фіз.-мат. наук С.Д. Каім

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Сонячна система складається з трьох підсистем: Сонця, дев’яти великих планет і малих тіл. Закономірності руху планет у сполученні з розподілом їх на дві групи за фізичними властивостями вказують на те, що Сонячна система виникла в єдиному процесі. Тому вивчення кожного з тіл Сонячної системи проливає світло на походження всієї Сонячної системи, а разом з тим і на походження, еволюцію і сучасну будову нашої Землі. Астероїди належать до класу малих тіл. 95% астероїдів рухається між орбітами Марса і Юпітера, залишаючись в межах тора, який називається головним поясом астероїдів (ГПА). Він сформувався в процесі різних впливів зі сторони Сонця і великих планет, а також зіткнень малих тіл між собою і з тілами, які проникають ззовні в Сонячну систему. Кількість пронумерованих астероїдів сьогодні складає більше 73 тисяч, причому більшість з них були відкриті в останнє десятиріччя. Наші знання про будову астероїдів в основному обмежуються об’єктами ГПА і відносно дрібними АЗЗ (астероїдами, які зближаються з Землею).

Дослідження астероїдів мають велике космологічне значення. Розподіли розмірів, орбітальних і обертальних характеристик, а також хімічних властивостей об’єктів ГПА несуть важливу інформацію про речовину протопланетної хмари. У малих планет саме в наслідок їхніх малих розмірів, надра прогрівалися значно менше, ніж у планет земної групи, і тому їхня речовина зазнала лише невеликіх змін з часу їхнього утворення. Багато з них зберігають властивості планетеземалей, з яких в свій час утворилась планетна система.

Більша частина усіх астероїдів ГПА входять в сімейства, можливо, вони мають генетичний зв’язок як залишки руйнуватих великих тіл. Значна часть подвійних астероїдів належить до сімейств. Еволюція сімейств усередині ГПА має зв'язок з резонансами з Юпітером і Марсом. Походження астероїдів та усієй Сонячной системи – взаємопов’язані проблеми. Походження і еволюція поясу астероїдів та фізичні властивості астероїдів також взаємопов’язані. Але збільшення інформації про їхні фізичні характеристики (періоди обертання, розміри, густини, спектральний тип, структуру) йде дуже повільними темпами. Класифікація малих планет за типами включає також невелику частину всіх астероїдів. Між тим, спостереження подвійних астероїдів дає можливость визначати час еволюціі супутнікової системи, сімейства і також цієй частини ГПА.

Результати досліджень фізичних властивостеї та проблеми походження астероїдів представляють значний інтерес як з точки зору фундаментальної науки (походження поясу астероїдів і Сонячної системи в цілому) так і прикладної (астероїдна небезпека). Попередні результати вивчення орбіти астероїда, який називають найнебезпечнішим з усіх відомих людству космічних об'єктів показують, що астероїд 2002 NТ7 1 лютого 2019 року може зіштовхнутися з Землею. 2002 NТ7 вперше в історії отримав позитивну оцінку за так званою шкалою Палермо, за допомогою якої вимірюється небезпека космічних об'єктів. Його рейтинг - 0,06. Відкриття зроблене автоматом, який регулярно сканує небо на півдні США. За час, що минув відтоді, проведено понад 200 сеансів спостереження за новим астероїдом.

Актуальність роботи. Дисертаційна робота була почата раніше 1992 р. На початку нашої роботи з подвійними астероїдами усі малі планети визнавалися за поодинокі та монолітні тіла. Перший узвичаєний астероїд зі супутником був астероїд ГПА Іда. Фотография Іди ії супутника Дактіл, отримана апаратурою КА „Галілео” у 1993 р., зробила очевидною реальність супутников астероїдів. Сьогодні відомо 47 подвійних астероїдів в різних частинах Сонячній системи. Деякі знаходяться на околиці Сонячній системи, інші належать до ГПА та АЗЗ. Як подвійні системи, вони мають різні параметри. Можливо, походження різних систем різноманітне. Дослідження подвіїних астероїдів виконують радарними, фотометричними методами, за допомогою адаптивної оптики а також космічних програм. Радарни спостереження виконуються тільки для АЗЗ. Космічні програми телескопа Хаббла передбачують спостереження обєктів на околиці Сонячної системи. Більша частина об’єктів адаптивної оптики - супутникові системи ГПА з віддаленими від центрального тіла супутниками. Особливе місце у дослідженнях займають фотометричні спостереження астероїдів ГПА та АЗЗ. Коливання блиску астероїдів несуть інформацію про структуру астероїда, його монолітність або можливу подвійність, про існування супутника взагалі. Складний спектр коливання блиску астероїдів показує наявність декількох різних рухів. Фотометричні ряди, які включають сотні зображень, аналізуються методами частотного аналізу. Частотний аналіз виявляє присутність не тільки періодів обертання і орбітального руху компонентів, але також наявність тривалих періодів, обумовлених вимушеною прецесією осі головного компонента від супутника.

Дослідження періодичностей блиску астероїдів проводяться нами з допомогою послідовного відбілювання знайдених частот. Особливе значення має частотний аналіз показників кольору. Він показав присутність супутників у великих астероїдів ГПА 87 Сільвія та 423 Діотіма. Для відділення орбітального руху від обертального руху компонентів був застосований частотний аналіз колориметричних спостережень. Тому постановка задачі фотометричних досліджень подвійності АЗЗ 1620 і двох великих об’єктів ГПА є досить актуальною і своєчасною.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота Л.Г.Карачкіної виконувалась за плановими темами науково-дослідної діяльності НДІ Кримська астрофізична обсерваторія: “Дослідження фізичних параметрів астероїдів”, шифр “Сільвія” державний реєстровий № 0101U002246, “Дослідження астероїдів та їх супутників в планетних системах”, шифр “Іда” державний реєстровий № 0101U002242, “Астрофізичні дослідження астероїдів”, шифр “Астероїд”, по грантам фонду фундаментальних досліджень України: “ Дослідження подвійності астероїдів” шифр “Діотіма” реєстровий N 2/517, “Дослідження параметрів обертання подвійних астероїдів”, шифр “Супутники” і по гранту РФФИ 97-02-18221.

Мета і задачі дослідження. Вивчення кривих блиску астероїдів дає значну долю інформації про їхні обертальні характеристики, форму і структуру. Ці характеристики відомі тільки для невеликої частини самих найяскрав астероїдів ГПА і декількох АЗЗ. Особливо мало відомостей про подвійність. З більш ніж 73 тисяч занумерованих астероїдів подвійність в теперішній час визначена за допомогою різних методів для декількох десятків об’єктів, які знаходяться в різних частинах Сонячної системи. Побудові теорій утворення подвійних астероїдів повинен передувати збір даних про супутникові системи з різними параметрами, які дають повний огляд можливих варіантів. Частотний аналіз фотометричних даних дає можливість, зокрема, виявити тісні подвійні системи, що не дають інші методи дослідження. Аналіз довгих рядів дозволяє визначити прецесійні рухи осей компонент. Аналіз кольорових спостережень дає унікальну можливість відділити орбітальні і обертальні характеристики складних супутникових систем і побудувати модель астероїда. Метою дисертаційної роботи було визначення структури вибраних астероїдів на основі довгих фотометричних і колориметричних рядів з використанням оригінальних спостережень, отриманих на телевізійному комплексі КрАО, а також кривих блиску, отриманих різними авторами.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше на основі частотного аналізу тісних рядів спостережень виявлено свідчення наявності одного та декількох дрібних супутників в АЗЗ 1620 Географ. Вперше було отримано свідчення подвійності великих астероїдів головного поясу 87 Сільвія та 423 Діотіма. Були уточнені періоди прецесії цих астероїдів з оригінальних спостережень, а також з залученням спостережень, що отримані іншими авторами.

Вперше виділено сімейство подвійного астероїда 423 Діотіма. Розглянуто зв’язки відомих подвійних астероїдів з сімействами в контексті будови головного поясу астероїдів. Зроблена оцінка процентного вмісту складних супутникових систем в різних областях Сонячної системи.

Практичне значення отриманих результатів. Дослідження астероїдів, які мають складну структуру, важливі для розширення емпіричної бази космогонічних теорій. Окрім значення для подальшого розвитку фундаментальних досліджень астероїдів Сонячної системи, одержані результати мають практичну прикладну цінність, особливий практичний інтерес мають дослідження АЗЗ. Безпека людини - одна з найважливіших характеристик якості життя, науково-технічного та економічного розвитку держави. Астероїди можуть опинитися на шляху космічних апаратів, які літають за межами земної атмосфери. Падіння астероїда безумовно являє собою одну з найбільших катастроф для нашої планети. Воно приводить до тотальних локальних руйнувань, а загальна площа зони ураження може досягти декількох відсотків від усієї площі планети. Загроза зіткнення Землі з космічним тілом, результатом чого може стати глобальна катастрофа на нашій планеті, уже не вважається абстрактною. Катастрофа, що підписала смертний вирок динозаврам, сталася 65 млн. років тому в Третично-Крейдовому періоді. Причиною загибелі гігантських рептилій стало падіння астероїда, яке привело до глобальних кліматичних змін. Основними кандидатами на роль небезпечних астероїдів АЗЗ з діаметром понад один кілометр є планети групи Атона, Аполлона й Амура, так звані ААА-астероїди, орбіти яких перетинаються з орбітою Землі. Досі відкрито поки що лише 5—6% із них. Еволюційний шлях різних АЗЗ різноманітний. Деякі з них є ядрами комет, які згасли. За різними оцінками, доля таких об’єктів складає від 10 до 50%. Характеристики подвійних АЗЗ важливі для розробки засобів захисту Землі. Результати, одержані при аналізі астероїда 1620 Географ групи Аполлона, підтверджують генетичній зв’язок астероїда з метеорними тілами.

Досить велика частина АЗЗ (від 50 до 90%) генетично пов’язана з ГПА. Не менше значення мають дослідження астероїдів ГПА, які знаходяться поблизу від деяких резонансів з Юпітером, які відповідають за утворення АЗЗ. Дослідження подвійності таких об’єктів (до яких відносяться 423 Діотіма і 87 Сільвія) можуть внести вклад в уточнення сценарію утворення АЗЗ. За результатами, одержаними на нашій обсерваторії на основі великої кількості спостережного матеріалу, було показано, що таки велики астероїди ГПА як 423 Діотіма і 87 Сільвія мають супутникі. В цьому практична цінність роботи.

Особистий внесок здобувача. В роботах [1]-[9] і [15] дисертант приймала участь в розробці методики спостережень, проводила спостереження, опрацьовувала дані спостережень і підготувала їх до частотного аналізу, брала участь в виборі об’єктів спостережень. Приймала участь в зборі свідчень інших авторів про подвійність астероїдів 87 Сільвия і 423 Діотіма і в обговоренні отриманих результатів. В роботах [11], [12] і [14] автор дисертації поставила завдання пошуку сімейства на основі запропонованої нею лінзоподібної форми головного компонента астероїду 423 Діотіма і самостійно провела виділення сімейства, застосувавши оригінальну методику. В роботі [13] дисертант приймала участь в обговоренні постановки задачі та результатів.

В роботі [16] автор дисертації поставила наукову задачу і написала основну частину тексту.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися на наступних конференціях:

- „The conference devoted to centenary of academician N.P. Barabashov” (Kharkov, Ukraine,

1994);

- Нарада "Астероидная опасность-1996" (С.-Петербург, Росія, 1996);

- Всеросійська конференція з міжнародною участю "Наблюдения естественных и

искусственных тел Солнечной системы" (1996, С.-Петербург, Росія);

- Всеросійська конференція з міжнародною участю (3-6 червня 1997 г, С.-П., Росія);

- Всеросійська конференція з міжнародною участю (18-21 листопада 1997, С.- Петербург,

Росія); JENAM -2002 (Москва, Росія);

- Всеросійська астрономічна конференція (2001, С.-Петербург, Росія);

- "Solar Activity and Parameters of it's Predictions" (КрАО, Ukraine, 2003);

- The International Workshop “Photometry and polarimetry of asteroids. “Impact on collaboration

(Kharkiv, Ukraine, 2003).

Результати дисертаційної роботи доповідались також на семінарах лабораторії фізики зірок та галактик Кримської астрофізичної обсерваторії.

Публікації. Результати дисертації надруковані в 11 статтях у наукових журналах і у 5 статтях – у матеріалах конференції.

Структура і зміст дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох глав, висновку і списку цитованої літератури. Загальний обсяг дисертації складає 129 сторінок, включаючи 129 сторінок тексту, 39 малюнків, 9 таблиць і список цитованої літератури з 106 бібліографічних найменувань.

ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обгрунтована актуальність проблеми, визначений зв’язок роботи з науковими програмами, сформульовані основні цілі і задачі роботи, вказана наукова новизна отриманих результатів, описано особистий внесок здобувача в наукові роботи, приведена апробація результатів дисертації і список робіт, в яких опубліковані результати дисертації.

У розділу 1 описана методика фотометричних і колориметричних спостережень астероїдів, які проводились на цифровому телевізійному комплексі НДІ КрАО, і частотного аналізу даних. Як приклад описується дослідження структури АЗЗ 1620 Географ.

Телевізійний комплекс НДІ КрАО працює на базі 500-мм меніскового телескопу системи Максутова з фокусною відстанню 6.5 м. Як приймач світла використовується передавальна телевізійна трубка типу суперізокон. Здійснюється абсолютне калібрування кожного телевізійного зображення з допомогою зіркового тесту, блиск якого прив’язаний до фотометричних стандартів. Апаратура дозволяє проводити квазіодночасні спостереження астероїдів в світлофільтрах B, V і R з допомогою турелі швидкої зміни світлофільтрів (ТШЗС).

При спостереженні астероїдів використовується також диференційний метод, який дозволяє

враховувати швидкі зміни екстинції. Проводиться врахування похибки поля за даними, отриманими при рівномірному освітленні фотокатода. Обчислення різниці блиску астероїда і зірки порівняння дозволяє отримати відносну криву блиску астероїда. Блиск зірки порівняння визначається спеціальними спостереженнями. Телевізійний метод дозволяє отримати цифрові фотометричні і колориметричні дані для астероїдів, які мають блиск до16m.

Подвійний астероїд дає складну криву блиску, яка містить частоти, пов’язані з обертанням компонентів, орбітальним рухом, прецесійними рухами осей та орбіт обох компонентів. Дослідження періодичностей блиску астероїдів проводяться з допомогою послідовного відбілювання знайдених частот. Спочатку віднімаються коливання, які мають найбільшу амплітуду і викликані, наприклад, обертанням астероїда. Ряд даних, який залишився, містить інформацію про періоди коливань блиску, обумовлених іншими причинами. Програма “Period” дозволяє одночасно отримувати періодограми трьома різними методами - Лафлера-Кінмана, Юркевича і Дімінга.

У АЗЗ 1620 Географ (D: 5.1 км x 1.8 км, а=1.246 а.о., e=0.336, i=13.o339) амплітуди кривих блиску перевищують 2m. Він спостерігався на телевізійному комплексі НДІ КрАО на протязі чотирьох ночей в 1994 г. в смузі V. Було отримано 330 вимірювань блиску в діапазоні від 11m до 16m з експозиціями від 1 до 6 хв. Частотний аналіз проводився за позаатмосферним блиском астероїда, який попередньо був приведений до одиничних гео- і геліоцентричних відстаней, і в нього були внесені поправки за фазову залежність з коефіцієнтом 0.m033/град, визначеним за даними фотометричного каталога як середній між коефіцієнтами, визначеними для максимумів і мінімумів кривих блиску.

Частотний аналіз показав присутність тільки частоти обертання астероїда та її гармонік, що підтвердило монолітність астероїда. Для дослідження тонких ефектів його обертання фотометричні дані були відбілені за змінами блиску, викликаного обертанням астероїда. Аналіз отриманих даних показав наявність періоду P1=0.d224 (5.h38) з амплітудою біля 0.m1, який відрізнявся від відомого періоду обертання P0=0.d2176 астероїда на 3%. Зроблено припущення про те, що цей період може бути обумовлений вимушеною прецесією осі обертання астероїда від невеликого супутника.

Для підтвердження отриманих результатів були проаналізовані дані спостережень інших авторів. Частотний аналіз спостережень 1969 р. дав результати, які близькі до результатів, що отримані за нашими спостереженнями. Частотний аналіз масива даних, що отримані різними авторами в зближенні 1993-1994 р.р. і, який складається з 1322 значень блиску астероїда, підтвердив наші результати. Були виявлені періоди 0.d8, 2.d8 і кратні до них. Зроблено припущення, що перший з них обумовлений вільною прецесією осі обертання астероїда, а другий – вимушеною. Кут прецесії оцінено як 3o +/-1o.

Розглянутий приклад показує можливості використання телевізійної фотометрії для дослідження тонкіх ефектів обертального руху монолітного дуже витягнутого астероїда.

Розділ 2 присвячений опису частотного аналізу фотометричних і колориметричних спостережень великого астероїда ГПА 87 Сільвія (D=271 км, а=3.486 а.е., а=0.080, i=10.o859). Прокоф’євою і Демчиком замість відомого періоду обертання P0=0.d215985 за показниками кольору були виявлені періоди P1=0.d220 і P2=0.d120 (або 0.d065). Зроблено припущення про те, що астероїд є тісною парою: період P0-орбітальний, P1 і P2–періоди обертання компонентів, які мають діаметри D1=150 км і D2=227 км і радіус орбіти - 250 км.

На протязі 6 ночей 1989 р. було отримано 244 вимірювання в смугах B і BVR, а за 9 ночей 1992-1993 рр. в смузі V кількість вимірювань склала 839. Після відбілювання даних за P0 = 0.d215985 було виявлено період P1=0.d220, а після подвійного відбілювання було отримано період P2=0.d120. Така ж робота була виконана нами для більш довгого ряду V-спостережень, які були виконані в 1992-1993 рр. Отримані значення періодів співпадають з наведеними вище.

Були досліджені прецесійні коливання астероїда 87 Сільвія по фотометричних спостереженнях різних авторів у проміжку часу з 1978 по 1993 рр. Для аналізу утворені масиви: середнього абсолютного блиску Hm (28 значень), блиску в максимумах Hmx (38 значень) і амплітуд кривих блиску A (27 значень). Отримані значення блиску в максимумах і значення середнього блиску були перераховані для гео- і геліоцентричних віддалей, які дорівнюють 1 а.о. Залежність від фази і аспектного кута були враховані. Частотний аналіз блиску показав присутність періоду 31.d7 з амплітудою 0.m3 та імовірністю 98%. З великого масиву даних було уточнено період, який був, очевидно, періодом прецесії осі обертання масивного компонента подвійного астероїду.

У астероїда 87 Сільвіі виявлено Брауном та Марго, а також Сторрсом в 2001 р. невеликий супутник розміром близько 14 км на відстані 1370 км. Рух цього супутника викликає прецесію головного тіла, період якої був оцінений Н.М. Гафтонюк і виявлений нами методами частотного аналізу амплітуд кривих блиску в передбачуваному діапазоні. Зроблено припущення про те, що супутникова система астероїда 87 Сільвія складається не меньше ніж із трьох тіл.

У 3 розділі описані дослідження структури великого астероїда ГПА 423 Діотіма (D=217 км, а=3.065, e=0.040, i=11.o240). Він належить до темних астероїдів спектрального класу С, які відбивають близько 6% сонячного світла. Амплітуди зміни блиску змінюються: від 0.m06 в 1981 до 0.m18 в 1982 рр. Криві блиску складні; на основі їх особливостей Шобер зробив припущення про існування супутника у астероїда 423 Діотіма.

Астероїд 423 Діотіма спостерігався нами з 1990 по 2000 рр. на протязі 17 ночей. Ряди, що отримані в смузі V на протязі 7 ночей в 1990 р., були найбільш щільними, вони послужили основою для частотного аналізу. Амплітуда коливань блиску на протязі кожної ночі складала 0.m2-0.m3, а змінність на інтервалі декількох діб була значно вища. Частотний аналіз проводився після віднімання цих повільних змін блиску. Було виділено період P1= 0.d6206 (14.h89). Після відбілювання даних за цей період отриманана періодограма, яка показує наявність періоду P2 = 0.d190 (4.h56). Частотний аналіз показників кольору B-V за спостереженнями 1993 р., а також

B-V і V-R, отриманих в 1998-1999 рр., виявили наявність періодів: 0.d189 (4.h53) в 1993 р. і 0.d190 (4.h55) в 1998 р. Аналіз показників кольору дозволив визначити період обертання головного компоненту P2 = 4.h54±0.h01.

Груба оцінка періоду прецесії астероїда була зроблена за V-спостереженнями, що отримані в 1990 р. Вона складала близько 200d, а амплітуда змін блиску - близько 0.m8. Уточнення цього періоду проведено за рядом спостережень, отриманих на протязі 19 спостережних ночей з 1982 по 2000 р. Масив складався з 1760 абсолютних значень блиску V(1,0). Для частотного аналізу був визначений блиск астероїда в моменти максимумів його Vm(1,0). Отриманий ряд містив 20 значень блиску. Було зроблено висновок про існування коливань блиску астероїда з періодом 113d або кратним йому 226d. Велика амплітуда коливань 0.m8-1.m0 дозволила запідозрити лінзоподібну форму головного компонента.

4 розділ присвячений опису виділення астероїдів, генетично пов’язаних з подвійним астероїдом 423 Діотіма. Велика амплітуда прецесійних коливань блиску (близько 1m) цього астероїда і припущення, що прецесує вісь головного компонента, дозволили висунути гіпотезу про лінзоподібну форму головного компонента і можливу участь астероїда в катастрофічному зіткненні. Зв’язок великої частини подвійних астероїдів з сімействами і значне збільшення кількості астероїдів з точно визначеними елементами дозволили поставити задачу пошуку сімейства астероїда 423 Діотіма. По середньому руху та других елементах орбіти він близький до астероїдів, які належать до сімейства Еос, однако ніколи не був віднесений до нього.

Для виділення сімейства 423 Діотіми були використані характерні сінусоїдальні залежності між довготами перигелію і ексцентриситетами, а також довготами висхідних вузлів та нахилами орбіт. Виділення сімейства проводилось за списочним складом ГПА 2003 р. з використанням систем оскулюючих елементів з комп’ютерних версій "Ефемериди малих планет". Середній рух астероїда складає 660.54 кут. сек, що говорить про близькість до резонансу 11/5 з Юпітером. У фазовому просторі елементів орбіт - великих півосей a (або середніх рухів n), ексцентриситетів e, та нахилів i - виділено сімейство подвійного астероїда 423 Діотіма, яке складається з 411 членів. Сімейство розташовано в сферичній підсистемі ГПА і займає область середніх рухів між резонансами 9/4 (n=673.”21) і 11/5 (n=658.”25) ГПА. Резонанс 9/4 з Юпітером впевнено відділяє сімейство 423 Діотіми від сімейства Еос.

Розглянуто розташування 47 подвійних астероїдів в Сонячній системі. Показано, що 60% відомих подвійних астероїдів ГПА входять в сімейства. Подвійні астероїди складають 2%, 5% і 1% від кількості фотометрично досліджених астероїдів ГПА, АЗЗ і ТНО відповідно.

ВИСНОВКИ

На телевізійному комплексі НДІ КрАО на протязі 15 років активно проводяться дослідження астероїдів. Були отримані довгі щільні ряди фотометричних і колориметричних спостережень ряду астероїдів ГПА і АЗЗ, в яких можливе існування супутника. Виконано фотометрію даних багаторічного моніторингу великих астероїдів головного поясу 87 Сільвія та 423 Діотіма. Використовувались такі унікальні властивості комплексу, як можливість одночасного застосування абсолютного (фундаментального) і диференційного методів спостережень. Частотний аналіз з послідовним відбілюванням даних дозволив виявити і дослідити коливання блиску з періодами, відмінними від періоду обертання, які несуть інформацію про складний рух астероїда. Для відділення орбітального руху від обертального руху компонентів був застосований частотний аналіз колориметричних спостережень. В дисертаційній роботі представлені результати дослідження одного АЗЗ - 1620 Географ і двох великих об’єктів головного поясу – астероїдів 87 Сільвія і 423 Діотіма.

Нижче приведені основні результати дисертації.

1. Вперше в АЗЗ 1620 Географ виявлені додаткові періоди, які дозволяють припустити існування невеликих супутників. Зв’язок астероїда з метеорними потоками підтверджує припущення.

2. У подвійного астероїда ГПА 87 Сільвія підтверджені значення періодів обертання компонентів P1=0.d220 і P2=0.d120 із залученням спостережень інших авторів уточнено період вимушеної прецесії P3=31.d7. Зроблено припущення, що система може бути потрійною.

3. Вперше в світі отримано свідчення подвійності астероїда 423 Діотіма: знайдені орбітальний період і період обертання супутника P1=0.d621 і період обертання головного компонента P2=0.d190. Останній підтверджено аналізом показників кольору B-V і V-R. Визначено період прецесії осі обертання головного компонента: 113d або 226d. Дослідження вимушеної прецесії дозволило передбачити лінзоподібну форму головного компонента.

4. Вперше виділено сімейство астероїда 423 Діотіма, яке включае 411 генетично зв’язаних астероїдів.

5. Аналіз списка з 47 відкритих в останні роки подвійних астероїдів показав, що вони складають 2%, 5% і 1% від всіх фотометрично досліджених об’єктів ГПА, АЗЗ і ТНО відповідно.

ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ.

1. В.В. Прокофьева, Ю.В. Батраков, Л.Г. Карачкина, Е.П. Павленко. Возможности исследования физических характеристик быстродвижущихся астероидов с помощью телевизионного комплекса Крымской астрофизической обсерватории // Труды Всесоюзного совещания "Астероидная опасность". С.-П. окт. 1991 г. С. 134-138.

2. В.В. Прокофьева, М.И. Демчик, Л.Г. Карачкина, Е.П. Павленко. Фотометрия и колориметрия астероидов на цифровом телевизионном комплексе КрАО // Астрон. вестник. 1992. - Т.26. - N 5. С. 3-13.

3. V.V. Prokof'eva, M.I. Demchik, L.G. Karachkina. Photometric evidences for the binary asteroids 87 Sylvia and 423 Diotima // Astron. Astrophys. Trans. – 1995. - V 8. - P. 291-295.

4. V.V. Prokof'eva, L.G. Karachkina. Sattelites of two large asteroids // Astron. Astrophys. Trans. - 1998. – V. 15. – P. 219 - 224.

5. V.V. Prokof'eva, V.P. Tarashchuk, L.G. Karachkina. "The precession of asteroid 1620 Geographos" // Odessa astronomical publications. Odessa: Astroprint. - 1996. - V.9. - P. 188-189.

6. В.В. Прокофьева, Л.Г. Карачкина, В.П. Таращук. Исследование колебаний блеска астероида 1620 Географ в его сближении с Землей в 1994 г. // Письма в АЖ. 1997. - Т. 23, N11. - С. 870-880.

7. Л.Г. Карачкина, В.В. Прокофьева, В.П. Таращук. Исследование модуляций блеска астероида 1620 Географ // Астрон. Вестник. - 1998. - Т. 32, N4. - С. 327-339.

8. Л.Г. Карачкина, В.В. Прокофьева, Н.М. Гафтонюк. О вынужденной прецессии астероида 87 Сильвия // Астрон. вестн. - 1999. - Т. 33, N.1. - С. 55-66.

9. В.В. Прокофьева, М.И. Демчик, Л.Г. Карачкина, Н.М. Гафтонюк. Фотометрические наблюдения астероида 87 Сильвия в Крымской Астрофизической Обсерватории в 1989 и 1992-1993 гг. и их частотный анализ // Астрон. вестн. - 1999. - Т. 33, N3 - С. 231-243.

10. Л.Г. Карачкина: Десять лет фотометрических наблюдений астероидов в КрАО // Сборник научных трудов международной конференции "Околоземная астрономия и проблемы изучения малых тел Солнечной системы" в г. Обнинске 25-29 октября 1999 г. С. 80-90.

11. В.В. Прокофьева, Л.Г. Карачкина: О сложной структуре астероида 423 Диотима // Международная конф. "Космическая защита Земли - 2000" 11-15 сентября 2000 г. Евпатория. Тезисы РФЯЦ-ВНИИТФ. С. 97. 134 С.

12. Л.Г. Карачкина, В.В. Прокофьева: Семейство двойного астероида 423 Диотима и группа тройной системы 87 Сильвия // Сборник трудов конференции "Околоземная астрономия XXI века" в г. Звенигород 21-25 мая 2001 г. С. 245-251.

13. В.В. Прокофьева, Н.М. Гафтонюк, Л.Г. Карачкина: Астероид 87 Сильвия - сложная спутниковая система // Сборник трудов конференции “Околоземная астрономия XXI века” в г. Звенигород 21-25 мая 2001 г. - С. 252-253.

14. Л.Г. Карачкина, В.В. Прокофьева. О выделении семейства астероида 423 Диотима // Астрон. вестник – 2003. – Т. 37, N 5. С. 414-421.

15. В.В. Прокофьева, Л.Г. Карачкина. Фотометрические и колориметрические наблюдения астероида 423 Диотима и их анализ // Астрон. вестник – 2004. – Т. 38, N2.

16. В.В. Прокофьева, Л.Г. Карачкина. Спутниковые системы как ключ к пониманию эволюции астероидов // Изв. КрАО. – 2004. - Т. 98. - С. 109-122.

АНОТАЦИЯ

Карачкіна Л. Г. Фотометричні свідчення подвійності обраних астероїдів. – Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.03.02 – астрофізика, радіоастрономія. Одеський національний університет, Одеса, 2004.

В дисертації представлено опис методики спостережень, обробки і результати дослідження складної структури АЗЗ 1620 Географ і двох великих астероїдів ГПА 87 Сільвії і 423 Діотіми. Використані оригінальні фотометричні і колориметричні спостереження, отримані з участю дисертанта, а також спостереження інших авторів. Результати частотного аналізу фотометричних спостережень астероїда Географ свідчать про його монолітність і витягнуту форму. Виявлено періодичні зміни блиску, які дозволяють припустити наявність прецесії осі обертання астероїда. Зроблено припущення про існування одного або декількох дрібних супутників.

В 1989 и 1992-1993 рр. отримано 1083 значень блиску в смугах B, V і BVR астероїда 87 Сільвія. Частотний аналіз дозволив підтвердити присутність періодів: P1=0.d220 і P2=0.d120. Використання спостережень різних авторів, отриманих в діапазоні з 1978 по 1993 рр., дозволило уточнити період P3 = 31.d7, який інтерпретований як період прецесії осі первинного компонента подвійного астероїда.

На протязі 17 ночей нами отримано близько 1300 вимірювань блиску астероїда 423 Діотіма в смугах B, V, R. Частотний аналіз блиску в смузі V показав два періоди: P1=0.d6206 (14.h90) і P2= 0.d190 (4.h54±0.h01). Астероїд складається з двох компонентів, які мають орбітальний період P1=0.d6206, причому супутник, очевидно, обертається з таким самим періодом, а P2 – період обертання головного компонента. Аналіз показників кольору B-V і V-R підтвердив значення P2= 0.d190 (4.h54). Радіус орбіти супутника оцінений в 300-400 км, а діаметри компонентів - 200 і 80 км. Аналіз рядів Vm(1,0) астероїда 423 Діотіма дозволив уточнити величину періода вимушеної прецесії P3=113d (226d). Очевидно, прецесує вісь головного компонента, а велика амплітуда коливань 0.m8-1.m0 викликана його лінзоподібною формою.

Висунуто гіпотезу про можливу участь астероїда в катастрофічному зіткненні. Виділено сімейство подвійного астероїда 423 Діотіма, яке складається з 411 членів. Воно розміщено в сферичній підсистемі ГПА між резонансами по середньому руху 9:4 і 11:5 з Юпітером. Розглянуто зв’язки відомих подвійних астероїдів з сімействами в контексті будови головного поясу астероїдів. Зроблена оцінка процентного вмісту складних супутникових систем в різних областях Сонячної системи.

Ключові слова: подвійні астероїди, фотометрія, частотний аналіз.

АННОТАЦИЯ

Карачкина Л.Г. Фотометрические свидетельства двойственности избранных астероидов.

- Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02 – астрофизика и радиоастрономия. Одесский национальный университет, Одесса, 2004.

В диссертации представлены описания методики наблюдений, обработки и результаты исследования сложной структуры АЗЗ 1620 Географ и двух крупных астероидов ГПА 87 Сильвии и 423 Диотимы. Были использованы оригинальные фотометрические и колориметрические наблюдения, полученные с участием диссертанта, а также наблюдения других авторов.

Результаты частотного анализа фотометрических наблюдений астероида Географ свидетельствуют о его монолитности и вытянутой форме, что согласуется с радарными наблюдениями. Нами обнаружены периодические изменения яркости, которые позволяют предположить наличие прецессионного движения оси вращения. Сделано предположение о существовании одного или нескольких мелких спутников, что подтверждается связью астероида с метеорными потоками.

В 1989 и 1992/3 гг. получено 1083 значения блеска в полосах B, V и BVR астероида 87 Сильвия. Частотный анализ позволил по разным массивам данных подтвердить присутствие периодов: P1=0.d220 и P2=0.d120. Использование наблюдений разных авторов, полученных в диапазоне с 1978 по 1993 гг., позволило уточнить период P3 = 31.d7, который интерпретирован как период прецессии оси первичного компонента двойного астероида.

В течение 17 ночей получено около 1300 измерений блеска астероида 423 Диотима в полосах B, V, R. Частотный анализ блеска в полосе V показал два периода - P1=0.d6206 (14.h90) и P2= 0.d190 (4.h54±0.h01). Астероид состоит из двух компонент, имеющих орбитальный период P1=0.d6206, причем спутник, по-видимому, вращается с таким же периодом, а P2 – период вращения главного компонента. Анализ показателей цвета B-V и V-R подтвердил значение P2= 0.d190 (4.h54). Радиус орбиты спутника оценен как 300-400 км, а диаметры компонентов - 200 и 80 км. Анализ рядов Vm(1,0) астероида 423 Диотима позволил уточнить величину периода вынужденной прецессии P3=113d (226d). По-видимому, прецессирует ось главного компонента, а большая амплитуда колебаний 0.m8-1.m0 вызвана его линзоподобной формой.

Выдвинута гипотеза о возможном участии астероида в катастрофическом столкновении. Связь большой части двойных астероидов с семействами и значительное увеличение количества астероидов с уверенно определенными элементами позволили решить задачу нахождения семейства астероида 423 Диотима. Впервые выделено семейство двойного астероида 423 Диотима, состоящее их 411 членов. Оно расположено в сферической подсистеме ГПА между резонансами по среднему движению 9:4 и 11:5 с Юпитером. Рассмотрены связи известных двойных астероидов с семействами в контексте строения главного пояса астероидов. Сделана оценка процентного содержания сложных спутниковых систем в разных областях Солнечной системы.

Ключевые слова: двойные астероиды, фотометрия, частотный анализ.

SUMMARY

Karachkina L.G. Photometric evidences for binarity of selected asteroids. – Manuscript. Candidate of Sciences (Physics and Mathematics). Thesis in 01.03.02 – astrophysics, radioastronomy. – Odessa National University, Odessa, 2004.

The descriptions of methods of observations, processing and results of the study of the complex structure of (near-Earth object) NEO 1620 Geographos and two large (main belt asteroid) MBA objects 87 Sylvia and 423 Diotima are presented in thesises. The original photometric and colorimetric observations were used got with participation of candidate as well as observations of the other authors.

The results of the frequency analysis of the photometric observations of 1620 Geographos are indicative of its monolithic and extended form that is in agreement with radar observations. We discovered the periodic changeses of its brightness, which allow expecting for the precession motions of the axis of the rotation. The suggestion is made about existence one or several small satellites, as evidenced by relationship of this asteroid with meteoric flow.

1083 brightness data of asteroid 87 Sylvia were received in B, V and BVR bands in 1989 and 1992/1993 at Crimean Astrophysical Observatory. The frequency analysis has alowed to confirm the presence of period P1=0.d220 and P2=0.d120 from the different sets of data. The observations of different authors within the range of 1978-1993 has allowed to elaborate the period P3=31.d7, which was interpreted as the period of precession motion of the axis of the primary component of binary asteroid.

1300 measurements of brightness of asteroid 423 Diotima were received in B, V, R bands during 17 nights. The frequency analysis of V-magnitudes has shown two periods - P1=0.d6206 (14.h90) and P2=0.d190 (4.h54). Asteroid 423 Diotima consists of two components. Its satellite has the orbital period P1=0.d6206 and, probably, revolves with such period. P2=0.d190 is a period of the primary. The analysis of B-V and V-R has confirmed P2=0.d190. The radius of the orbit of the satellite was evaluated as 300-400 km, with the diameter of components – 200 and 80 km. The analysis of Vm(1,0) sets has allowed to elaborate the value of forced precession P3=113.d (226d). Probably, the axis of the primary is precessing, and the large amplitude of its fluctuations (0.m8-1.m0) is a result of its lense form.

The hypothesis was suggested about the possible participation of this asteroіd in catastrophic collision. The relationships of the large part of MBA binary asteroids with the main belt families and significant increase of the asteroids with certainly determined orbital elements has allowed to find the family of asteroid 423 Diotima. It was chosen for the first time this family, consisting of 411 members. It is located in spherical subsystem of MBA between the resonances 9J:4 and 11J:5. The relationships were consided between known binaries and families in context of the construction of the main belt. The estimations of the percent contents of the complex satellite systems were made in different areas of Solar system.

Key words: binary, photometry, frequency analysis.

Підписано до друку 09.02.2004

Обсяг 0,7 авт. арк. Формат 60x90/16.

Тираж 100 прим. Папир офсетний. Зам. N 98.

Надруковано у друкарні видавництва „Астропринт”

(Свідоцтво ДК N 1373 від 28.05.2003 р.)

м. Одеса, вул. Преображенська, 24, к.13

Тел./факс (0482) 26-96-82, 37-14-25.

www.astroprint.odessa.ua