ГОЛОВНА АСТРОНОМІЧНА ОБСЕРВАТОРІЯ

КРУГЛИЙ Юрій Миколайович

УДК 523.44                     

ФОТОМЕТРІЯ АСТЕРОЇДІВ,

ЩО НАБЛИЖАЮТЬСЯ ДО ЗЕМЛІ

01.03.03 – Геліофізика і фізика Сонячної системи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Київ – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Науково-дослідному інституті астрономії Харківського

національного університету імені В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор

Лупішко Дмитро Федорович,

Науково-дослідний інститут астрономії

Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна

Міністерства освіти і науки України,

завідувач відділу фізики астероїдів.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Мороженко Олександр Васильович,

Головна астрономічна обсерваторія НАН України, м. Київ,

головний науковий співробітник відділу фізики тіл Сонячної

системи.

кандидат фізико-математичних наук

Казанцев Анатолій Михайлович,

Астрономічна обсерваторія Київського національного

університету імені Тараса Шевченка, м. Київ,

завідувач відділу малих тіл Сонячної системи.

Провідна установа: НДІ “Кримська астрофізична обсерваторія”

Міністерства освіти і науки України, Крим, с. Наукове.

Захист відбудеться “ 15 ” квітня 2004 р. на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д .208.01 при Головній астрономічній обсерваторії НАН України (03680 МСП, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 27; т.266-47-58).

Початок засідань о 10 годині.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Головної астрономічної обсерваторії НАН України (03680 МСП, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 27).

Автореферат розісланий “ 12 ” березня 2004 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради,

кандидат фізико-математичних наук І.Е. ВасильєваЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Дисертаційна робота присвячена проведенню фотометричних і астрометричних спостережень астероїдів, що наближаються до Землі (АНЗ), та дослідженню їх фізичних характеристик. Вивчення фізичних властивостей АНЗ обґрунтоване як з фундаментальної, так і з прикладної точок зору. З точки зору фундаментальної науки – це можливість вивчати фізичні властивості, походження й еволюцію малих за розмірами небесних тіл, які є фрагментами реліктових об'єктів в Сонячній системі – астероїдів головного поясу, і доступних для спостережень тільки завдяки їх наближенню до Землі. Розуміння сучасного фізичного, динамічного й хімічного станів АНЗ дає можливість розглядати еволюцію Сонячної системи загалом, дослідити процеси, що йдуть у поясі астероїдів і на орбітах, що наближаються та перетинають земну. Під час тісних зближень астероїдів із Землею трапляється рідкісна можливість вивчати за допомогою невеликих телескопів параметри обертання, форму, властивості поверхонь тіл з діаметрами в декілька кілометрів і менше, якими є АНЗ.

З прикладної точки зору вивчення АНЗ продиктоване проблемою астероїдної небезпеки для земної цивілізації. Захист людства від небезпечного зіткнення повинен будуватися на упевнених даних про фізичні параметри об'єкта, що загрожує зіткненням. У перспективі, знання фізичних властивостей АНЗ є цікавими щодо оцінки їх промислового потенціалу. Ці астероїди розглядаються як джерело позаземної мінеральної сировини та металів у майбутньому.

На початок дисертаційної роботи (1989 р.) фотометричними спостереженнями були охоплені менше, ніж 40 АНЗ. Кількість і якість спостережного матеріалу не дозволяла в повній мірі охарактеризувати дану групу астероїдів і вимагала додаткових масових спостережень АНЗ. У багатьох випадках результати носили не досить обґрунтований характер, фізичні характеристики були визначені або з великими похибками, або з деякою невпевненістю. Крім того, для розв'язання проблеми астероїдної небезпеки необхідні систематичні астрометричні та фотометричні спостереження за щойно відкритими АНЗ.

Усе це визначає актуальність виконаних досліджень у даній дисертаційній роботі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. З 1989 р. робота виконувалася в межах НДР Науково-дослідного інституту астрономії Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, зокрема НДР за № держ. реєстрації 0197U002490 (1997-1998 рр.), 0199U004412 (1999-2000 рр.) і 0101U002790 (2001-2003 рр.). Частина досліджень (АНЗ 4179 Таутатіс, 1620 Географ, 3671 Дионіс, 6489 Голєвка, 33322 1998 WT24) виконувалася в межах міжнародних програм; частина досліджень (5407 1994 AX, 1996 FG3, 1996G, 1998 GU3, 1999 HF1 та ін.) проведена в межах спільних програм спостережень з Онджеївською обсерваторією Чеської АН і НДІ “Кримська астрофізична обсерваторія”. ПЗЗ-спостереження АНЗ і комет у межах Європейської програми відкриття небезпечних астероїдів EUNEASO (EUropean Near-Earth Asteroids Search Observatories) виконані в співпраці з Німецьким Аерокосмічним Центром (DLR, Берлін).

Мета й задачі дослідження. Метою роботи є проведення фотометричних і астрометричних спостережень АНЗ; визначення та аналіз їх фізичних характеристик, таких як розміри та форма, параметри обертання, показники кольору, фазові залежності блиску.

Для досягнення цієї мети розвязувались наступні задачі:

1. Модернізація, наладка і дослідження апаратури для фотометричних спостережень небесних об'єктів.

2. Створення та удосконалення методик фотометричних спостережень і обробки даних з урахуванням особливостей спостережень швидкорухомих об'єктів за допомогою ПЗЗ.

3. Проведення широкої програми фотометричних спостережень обраних АНЗ, а також систематичні ПЗЗ-спостереження за щойно відкритими АНЗ (follow-up) у рамках розв'язання проблеми астероїдної небезпеки.

4. Аналіз спостережних даних з метою визначення параметрів обертання, розмірів, форми та інших фізичних характеристик АНЗ.

Об'єкт дослідження: астероїди, що наближаються до Землі.

Предмет дослідження: фізичні характеристики астероїдів.

Методи досліджень: апертурна фотоелектрична та ПЗЗ-фотометрія, методи аналізу часових рядів, узагальнення і порівняльний аналіз даних.

Наукова новизна одержаних результатів:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Практичне значення одержаних результатів. Практична цінність дисертаційної роботи визначається великою кількістю оригінальних телескопічних спостережень астероїдів, результати яких уже неодноразово використовувались і будуть використовуватися у майбутньому для вивчення фізичних властивостей малих тіл Сонячної системи. Одержані в дисертаційній роботі результати мають також наступне практичне значення:

1. Розроблена методика ПЗЗ-спостережень швидкорухомих об'єктів і обробки їх зображень може бути використана для фотометрії інших небесних об'єктів, зокрема штучних супутників.

2. Програмне забезпечення, розроблене для побудови й аналізу кривих блиску астероїдів, служить інструментом до бази даних кривих блиску астероїдів і використовується протягом тривалого часу для розв’язування різних задач в дослідженні астероїдів.

3. Отримані в ході виконання роботи дані про фотометричні подвійні астероїди були використані, щоб зробити висновок про чисельність подвійних систем серед АНЗ і стали основою для теоретичних розробок механізмів формування подвійних АНЗ.

4. Криві блиску, отримані за результатами фотометричних спостережень 90 АНЗ, увійшли в міжнародний каталог “Asteroid Photometric Catalogue“ і надалі будуть використані для визначення параметрів обертання, форми й оптичних властивостей АНЗ.

5. Визначені фізичні характеристики АНЗ можуть бути використані для здійснення космічних місій до астероїдів. Результати фотометрії астероїда 433 Ерос в опозиції 1993, 1995 і 1997 рр. були використані спеціалістами США при інтерпретації результатів космічної місії NEAR (1999-2001) до астероїда Ерос.

6. Виміряні астрометричні положення більше, ніж 100 АНЗ, використані в Міжнародному Центрі малих планет (США) для уточнення їх орбіт.

Особистий внесок здобувача.

У роботі [1] авторові належить постановка задачі. Спостереження та їхня обробка виконані Н.М. Гафтонюк. Аналіз результатів і написання статті виконані автором сумісно з Н.М. Гафтонюк.

У роботі [2] автору належить підготовка всіх даних спостережень до аналізу. Автор брав участь у спостереженнях, їхній обробці, обговоренні результатів і написанні статті.

У роботі [3] фотометричні спостереження на Чугуївській спостережній станції виконані автором, Ф.П. Величком і В.Г. Шевченком. Аналіз результатів спостережень та написання статті були виконані автором разом з Ф.П. Величком, В.Г. Шевченком і М.М. Кисельовим.

Ідея роботи [4] й отримані результати на рівних правах належать авторові та В.Г. Шевченку. Текст статті написаний автором.

У роботах [5-7] подано результати програми ПЗЗ-спостережень АНЗ в Інституті астрономії Харківського національного університету, ініційованої автором. Переважна частина спостережень, обробка та їхній аналіз виконані автором. Тексти статей [5, 6] написані автором, статті [7] - сумісно з І.М. Бельською.

Роботи [8, 10, 15] базуються на результатах міжнародних кооперативних програм. Автором виконані спостереження на Сімеїзській обсерваторії астероїда 4179 Таутатіс (1992 – 1993 рр.) разом з В.Г. Чорним, астероїдів 1620 Географ (1994 р.) і 6489 Голєвка (1995 р.) - разом з Н.М. Гафтонюк; на Чугуївській спостережній станції - астероїда 6489 Голєвка (1995 р.) разом з Ф.П. Величком і В.Г. Чорним. Основна частина обробки спостережень виконана автором. Автор брав участь у обговоренні результатів і написанні статей.

У роботі [9] автор брав участь у спостереженнях і аналізі результатів фотометрії астероїда 2078 Нанкін.

У роботі [11] автором виконані й опрацьовані фотометричні спостереження на Чугуївській спостережній станції. Автор брав участь в аналізі результатів спостережень і написанні статті.

Роботи [12-14] базуються на результатах кооперативної програми пошуків і дослідження фотометричних подвійних астероїдів, яка була запропонована П. Правецем (Онджеївська обсерваторія, Чеська республіка). Основна частина харківських і сімеїзських спостережень та їхня обробка виконана автором. Автор брав участь в аналізі результатів спостережень та написанні статей.

Апробація результатів досліджень. Матеріали дисертації доповідалися:

– на Робочій групі "Астероїди" Астроради АН СРСР (Одеса, 1992 р.);

– на Всеросійських конференціях з міжнародною участю "Астероїдна небезпека" (С.-Петербург, 1993 р.); "Спостереження природних і штучних тіл Сонячної системи" (С.-Петербург,  р.); "Навколоземна астрономія XXI ст." (Звенигород, 2001 р.);

– на міжнародних конференціях "Фізика Місяця та планет" (Харків, 1994 р.), "Small Bodies in the Solar System and their Interactions with the Planets" (Фінляндія, 1994 р.); Division for Planetary Sciences 27th (Гаваї, США, 1995 р.); Lunar and Planetary Science Conference XXX (Хьюстон, США, 1999 р.); "КАММАК" (Вінниця, 1999 і 2002 рр.); "Astronomy in Ukraine 2000 and beyond" (Київ, 2000 р.); "Четверті Всехсвятські читання. Сучасні проблеми фізики і динаміки Сонячної системи" (Київ, 2000 р.); "Asteroids 2001 from Piazzi to the third millennium" (Палермо, Італія, 2001 р.); "Asteroids, Comets, Meteors-2002" (Берлін, Німеччина, 2002 р.);

– на міжнародній робочій групі "Фотометрія і поляриметрія астероїдів" (Харків, 2003 р.).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені в 15 статтях, з яких 12 - у наукових фахових журналах, 3 - у збірниках праць міжнародних конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, який включає 187 найменувань, та чотирьох додатків. Загальний обсяг дисертації - 222 сторінки (165 сторінок основного тексту, 16 сторінок переліку джерел та 41 сторінка додатків). Вона містить 55 рисунків і 14 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі обґрунтована актуальність теми, її зв’язок з науковими програмами, визначені мета та задачі досліджень, методи їх розв’язання. Вказано наукову новизну отриманих результатів та практичну цінність проведеного дослідження, відмічено особистий внесок автора й апробацію одержаних результатів.

Перший розділ містить виклад основних методів аналізу фотометричних спостережень астероїдів і стан вивченості АНЗ на початок дисертаційної роботи (кінець 1980-х рр.). Підкреслюється значення проведення фотометричних спостережень АНЗ для визначення їхніх фізичних властивостей з точки зору як фундаментальної науки (джерела їхнього походження; механізми доставки їх на орбіти, що перетинають орбіти планет земної групи; зв'язок з кометами і метеорною речовиною), так і прикладної (проблема астероїдної небезпеки; джерела мінеральних ресурсів в навколоземному просторі).

У розділі розглянуто методи визначення розмірів, форми і періодів обертання астероїдів. Наведено дані про існуючі композиційні класи поверхонь астероїдів. Підкреслюється важливість фотометричних спостережень АНЗ з точки зору отримання фазових залежностей блиску.

У висновках до розділу зазначено, що ця робота була ініційована в зв'язку з недостатньою кількістю даних про фізичні властивості АНЗ при швидкому зростанні числа їх відкриттів. Розв'язання цієї проблеми вимагало організації спеціальної програми спостережень АНЗ. Основними задачами проведення регулярних фотометричних спостережень були:

1.

2.

3.

У другому розділі розглянута апаратура, методика і редукція фотометричних спостережень АНЗ. За своєю суттю представлена робота є спостережною, тому особлива увага приділялась налагодженню апаратури і її дослідженню. Спостереження були виконані в фотометричній системі UBVRI Джонсона-Козинса і включали використання двох типів фотоприймачів - електрофотометрів на основі ФЕП-79 і ПЗЗ-камер ST-6 (SBIG). Спостереження в основному проведені на 70-см телескопі АЗТ-8 НДІ астрономії Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна (Чугуївська спостережна станція, MPC код 121). Також використовувалися телескопи Цейс-600 і Цейс_НДІ "Кримська астрофізична обсерваторія" у Сімеїзі (КрАО, Сімеїз, MPC код 94). Фотоелектричні спостереження виконані в період з 1989 по 1995 рр., ПЗЗ-спостереження – з 1995 по 2001 рр.

У вступному підрозділі наведені основні формули врахування атмосферної екстинкції і редукції фотометричних спостережень, які використовуються для винесення блиску астероїда за атмосферу і приведення його до стандартної фотометричної системи зоряних величин.

Другий підрозділ містить дані про конструкцію і принцип роботи одноканального електрофотометра на основі ФЕП-79, працюючого в режимі підрахунку фотонів. Відзначені особливості конструкції харківського і сімеїзського приладів. Електрофотометр у Сімеїзі був модернізований автором для спостережень у фотометричній системі UBVR (набори світлофільтрів: U: УФС-2; B: СЗС-21+ЖС-10+СС-5; V: СЗС-21+ЖС-18; R: ОС-13). Викладена методика фотоелектричних спостережень астероїдів і їхньої редукції, яка включає: отримання диференціальної кривої блиску астероїда; визначення його позаатмосферного блиску; приведення блиску астероїда до одиничних відстаней до Землі і до Сонця. При диференціальних спостереженнях точність одиничного вимірювання блиску для зірки 11 зор. вел. становила приблизно 1%, а для зірки 14 зор. вел. – 5%. Точність абсолютної фотометрії визначається як точністю спостережень, так і точністю каталогу використаних стандартів і склала для зірок 11-13 зор. вел. приблизно 2-4%.

У третьому підрозділі розглянута конструкція і принцип роботи ПЗЗ-камери ST-6UV (SBIG), створеної на базі ПЗЗ-матриці TC241, що є ПЗЗ із зворотним освітленням. Лінійні розміри матриці становлять 8.625?6.534 мм, кількість пікселів 375?242, розміри окремого пікселя 23?27 мкм. У НДІ астрономії ХНУ камера встановлена в фокусі Ньютона 70-см телескопа (світлосила 1:4), при цьому її поле зору дорівнює 10.5Ч8 кут. мін. і на один піксель доводиться 1.7Ч2 кут. сек. Чутливість даної ПЗЗ-матриці знаходиться в діапазоні довжин хвиль від 300 до 950 нм і має максимум в області 600-700 нм, де її квантова ефективність досягає 60%. Для охолодження ПЗЗ використовується двоступеневий елемент Пельт’є, що охолоджує ПЗЗ на 50? нижче навколишнього середовища, але не нижче, ніж _?C. Інформаційна місткість ПЗЗ дорівнює 2 байти на піксель.

ПЗЗ-спостереження на КрАО виконані на 1-м телескопі у Сімеїзі (система Річі-Крет’єна з фокусом Касегрена 13.5 м, світлосила 1:13), де використовувалася камера ST-6. Для зменшення фокусної відстані на телескопі встановлений оптичний трансфокатор, який збільшує значення світлосили телескопа до 1:5 і з ПЗЗ-камерою ST-6 забезпечує поле зору 5.8Ч4.4 кут. мін. При цьому кожному пікселю ПЗЗ відповідає приблизно 1 кут. сек.

ПЗЗ-спостереження проводилися в смугах V і R, близьких до стандартних фотометричних смуг UBVRI системи Джонсона-Козінса, які були реалізовані набором світлофільтрів СЗС-21+ЖС-18 і ОС-13+СЗС-26, відповідно. Розглянуто методику підготовки і проведення ПЗЗ-спостережень АНЗ. Відмічено специфіку спостережень АНЗ, пов'язану з їхнім швидким кутовим рухом.

Розглянуто питання, що стосуються редукції ПЗЗ-знімків. Редукція проводиться для вилучення шумів, які були накладені на зображення в системі телескоп – ПЗЗ-камера. У роботі застосовувалася стандартна процедура редукції, яка включає віднімання темнового струму і шуму зчитування ПЗЗ, і ділення на плоске поле.

Оцінку точності вимірювань блиску об'єктів на ПЗЗ-знімках зроблено відповідно до так званого рівняння сигнал/шум ПЗЗ:

, (1)

де Nоб - кількість зареєстрованих фотоелектронів від об'єкта за одиницю часу ("чистий" сигнал), Nфон - фон неба в фотоелектронах з одного пікселя за одиницю часу, NТС - темновий струм в електронах з одного пікселя за одиницю часу, Nчит - шум зчитування в електронах на один піксель. Передбачається, що зображення об’єкта займає n пікселів.

Викладено метод апертурної фотометрії, який використовувався в роботі для вимірювань блиску астероїдів і зірок на ПЗЗ-знімках. Розглянуто внесок шумів під час таких вимірювань. Похибка вимірювань блиску зірки 12.5 зор. вел. на ПЗЗ-знімках, отриманих під час спостережень поблизу зеніту на 70-см телескопі камерою ST-6UV за час реєстрації зображення 60 с в смузі V, дорівнює 0.003 зор. вел., для 14 зор. вел. – 0.01 зор. вел., для 16 зор. вел. – 0.05 зор. вел.

У кінці розділу наведені основні висновки, що стосуються методики проведення, редукції і точності фотометричних спостережень АНЗ з електрофотометром і ПЗЗ-камерою. Відзначено, що перехід до використання ПЗЗ-камери забезпечив збільшення якості й ефективності спостережень.

У третьому розділі представлені фотометричні і астрометричні спостереження АНЗ, що були проведені в НДІ астрономії ХНУ та в Сімеїзі.

У першому підрозділі розглянуто питання про точність вимірювань блиску швидкорухомих об’єктів (якими часто є АНЗ) на ПЗЗ-знімках. У даному розгляді швидкорухомими називаємо об’єкти, які за час експозиції показують такий рух відносно нерухомих зірок поля, що їх зображення помітно відрізняється від зоряних. У роботі показано, що при реєстрації об’єкта за допомогою ПЗЗ дисперсія виміряного блиску m згідно рівняння (1) є

, (2)

де – дисперсія блиску нерухомого об’єкта, t – час експозиції, v – добавка до площі зображення рухомого об’єкта в пікселях за одиницю часу, яка пропорційна його кутовій швидкості. Таким чином, для рухомого об’єкта існує обмеження фотометричної точності. Межа точності визначається кутовою швидкістю об’єкта і співвідношенням між сигналом від об’єкта і сумою фону неба і темнового струму з пікселя.

Досягнення високої фотометричної точності для слабких АНЗ вимагає тривалих експозицій, які стають неефективними для швидкорухомих об’єктів. Показано, що експозицію, за яку зображення такого об’єкта займає площу, що в 2-3 рази перевищує площу зображення нерухомої зірки, можна назвати ефективною, оскільки подальше збільшення часу реєстрації не призводить до помітного зростання фотометричної точності.

У другому підрозділі наведено розроблений автором метод отримання кривої блиску швидкорухомих об'єктів. Швидке кутове переміщення АНЗ часто робить неможливими спостереження такого об’єкта в межах одного поля зору камери протягом ночі. Кожне зміщення телескопа услід за АНЗ призводить до зміни зірок порівняння і породжує задачу зв’язку блиску всіх використаних зірок в одній системі зоряних величин. У роботі був розроблений і застосований метод полів, що перекриваються, в основі якого лежить обчислення взаємних середньозважених різниць блиску зірок порівняння. Використання методу дає хороші результати у разі достатньої кількості зірок, близьких за блиском і кольором до астероїда і розташованих на шляху його руху.

У третьому підрозділі розглянуті принципи формування програми спостережень АНЗ – критерії відбору об’єктів для спостережень і задачі спостережень.

У четвертому підрозділі наведена загальна характеристика проведених фотометричних спостережень АНЗ, що включають спостереження з електрофотометром (1989-1995 рр.) і з ПЗЗ-камерою (1995-2001 рр.). ПЗЗ-спостереження АНЗ були розпочаті на Чугуївській спостережній станції в 1995 р. у межах співпраці між НДІ астрономії ХНУ і Німецьким аерокосмічним центром (DLR, Берлін). Зміна фотоприймача (ФЕП на ПЗЗ) значно поліпшила кількість і якість спостережень. Збільшилася гранична зоряна величина, доступна для спостережень з даним телескопом; зросла точність диференціальних вимірювань блиску; зменшився вплив на точність вимірювань стабільності атмосфери. Спостереження АНЗ велися на двох обсерваторіях (на Чугуївської спостережній станції і на КрАО в Сімеїзі), що підвищило ефективність і результативність роботи. Оскільки окремі задачі потребують цілодобових вимірювань блиску, частина астероїдів спостерігалися в межах міжнародної кооперації.

Внаслідок фотометричних спостережень протягом 350 ночей було отримано більше 400 кривих блиску 90 АНЗ. Криві блиску зведені в банк даних, що включає також оригінальне програмне забезпечення для їхньої побудови й аналізу.

П’ятий підрозділ присвячений вимірюванням астрометричних положень АНЗ. Регулярні ПЗЗ-спостереження АНЗ з 1995 по 2001 рр., були проведені у межах Європейської програми відкриття АНЗ EUNEASO (EUropean Near-Earth Asteroids Search Observatories), організованої для розв'язання проблеми астероїдної небезпеки. У межах цієї програми зроблено вимірювання більше за 400 астрометричний положень понад 100 АНЗ. Виміряні положення відправлені в Міжнародний центр малих планет, де вони опубліковані в циркулярах Центру малих планет (MPC) Міжнародного астрономічного союзу. Точність вимірювань астрометричних положень становить приблизно 0.25-0.35 кут. сек. і в основному визначається точністю використаного опорного каталога (GSC, USNO).

Четвертий розділ містить результати фотометрії. Проведені в роботі фотометричні спостереження дали можливість визначити: діаметри 56 АНЗ; періоди обертання 60 АНЗ, з яких 40 отримані вперше (табл. ); фазові залежності блиску 10 АНЗ (табл. 1), для трьох з них – до гранично малих фазових кутів (433 Ерос, 4179 Таутатіс, 6489 Голєвка [4, , 10]); показники кольору для 16 АНЗ. Частина АНЗ спостерігалася в широкому діапазоні фазових кутів і аспекту протягом багатьох ночей, зазвичай впродовж декількох місяців. У межах міжнародної кооперації за результатами таких тривалих спостережень були побудовані фізичні моделі шести АНЗ, а саме: 1620 Географ, 1627 Івар, 1980 Тезкатлипока, 3908 Никс, 5587 1990 SB и 6489 Голєвка [8, 10, 18].

Таблиця 1

Діаметри, параметри фазових залежностей блиску,

періоди обертання та амплітуди кривих блиску

Астероїд

D

кмH*

G**

Період

годАмплітуда

зор. вел.Джерело

1234567

433 Eros2310.400.205.270 ± .0020.05-1.5[4]

719 Albert3.215.43X | 5.802 ± .0020.75-1.0[6]

1234567

1036 Ganymed38.59.580.5010.31 ± .010.13[3]

1566 Icarus1.016.40.202.273 ± .0040.12 | -

1620 Geographos3.114.920.205.220 ± 0.0021.54[8]

1627 Ivar8.112.40 | 0.204.797 ± .0021.1-1.45[3]

1685 Toro4.013.83X10.19 ± .0151.12-

1866 Sisyfus11.612.420.252.40~0.07-

1916 Boreas | 5.5 | 14.99 | 0.38 | 3.4745 ± .0004 | 0.29-0.32 | [6]

1951 Lick | 4.3 | 14.20 | X | 5.2992 ± .0008 | 0.25-0.29 | -

1980 Tezcatlipoca | 6.7 | 13.63 | 0.20 | 7.252 ± .002 | 0.52-0.82 | [18]

2078 Nanking | 8.5 | 12.70 | X | 6.50 ± .04 | 0.79 | [9]

2100 Ra-Shalom | 2.6 | 15.73 | 0.03 | 19.796 ± .005 | 0.48 | -

2201 Oljato | 1.9 | 15.75 | 0.25 | >12 | >0.1 | -

3103 Eger | 1.5 | 15.41 | 0.42 | 5.706 ± .001 | 0.63-0.88 | [16]

3200 Phaethon | 4.8 | (14.6) | X | 3.60  .01 | 0.15-0.22 | [7]

3671 Dionysus | 1.9 | 16.18 | 0.05 | 2.705 ± .001 | 0.15 | -

3908 Nyx | 1.0 | 17.28 | X | 4.427 ± .001 | 0.24-0.32 | [18]

4179 Toutatis | 3.1 | 15.03 | 0.20 | 176   | 1.2 | [17,15]

4197 1982 TA | 2.5 | 14.87 | X | 3.5384 ± .0006 | 0.27-0.40 | -

4341 Poseidon | 2.4 | 15.65 | X | 6.2656  .0010 | 0.07 | [7]

4954 Eric | 9.8 | 12.37 | 0.17 | 12.056  .005 | 0.66 | [19]

5407 1992 AX | 4.0 | 14.47 | 0.33 | 2.549 0.001 | 0.08-0.11 | [12]

5587 1990 SB | 5.7 | 13.58 | X | 5.049 ± 0.001 | 0.70-1.12 | [6,18]

5626 1991 FE | 3.1 | (14.7) | X | 2.4860 0.0001 | 0.07 | [7]

5732 1988 WC | 5.4 | (13.7) | X | 3.1 0.1 | 0.3 | [7]

6037 1988 EG | 0.5 | (18.7) | X | 2.58 0.03 | 0.24 | -

6053 1993 BW3 | 3.1 | 15.1 | X | 2.573 0.001 | 0.07-0.5 | -

6489 Golevka | 0.28 | 18.94 | 0.37 | 6.026 0.001 | 0.28-1.0 | [10]

7025 1993 QA | 0.7 | 17.94 | X | 2.50573.00003 | 0.34-0.53 | [7]

7482 1994 PC1 | 1.3 | (16.8) | X | 2.5999 | 0.38 | [7]

7822 1991 CS | 1.0 | (17.4) | X | 2.3897  .0002 | 0.26 | [7]

8201 1994 AH2 | 2.1 | 15.80 | X | 23.95 | >0.2 | -

11066 Sigurd | 2.7 | (15.2) | X | 8.496  .002 | 1.15 | [7]

11405 1999 CV3 | 3.1 | 14.9 | X | 6.510 ± 0.002 | 0.1-0.74 | [5]

14402 1991 DB | 0.7 | 18.4 | X | 2.265  .002 | 0.12-0.22 | [20]

17511 1992 QN | 1.2 | (17.0) | X | 5.99  .01 | 1.1 | [7]

20255 1998 FX2 | 0.63 | 18.37 | X | 6.826  0.015 | 0.22 | [7]

23714 1998 EC3 | 1.4 | (16.7) | X | (1.2) | ~ 0.2 | -

26760  | 4.6 | 15.35 | 0.04 | 5.2993 ± | 0.30-0.34 | [6]

31345 1998 PG | 1.0 | 17.64 | 0.23 | 2.516  .001 | 0.09-0.11 | [12]

33342  | 0.42 | 18.40 | 0.42 | 3.697 ± | 0.26-0.54 | [6]

35107 1991 VH | 1.4 | (16.6) | X | 2.624 | 0.12 | -

38071  | 0.34 | 19.25 | 0.15 | 216   | 1.1-1.5 | [11]

1996 FG3 | 1.5 | 17.76 | -.07 | 3.594 ± .001 | 0.08-0.14 | [12]

1996 JA1 | 0.2 | 20.40 | X | 5.2  .02 | 0.88 | [7]

1998 FM5 | 1.9 | (16.0) | X | 6.364  0.001 | 1.14 | [7]

1998 QP | 0.17 | (21.27) | X | 3.0  .1 | 0.06 | -

1998 UT18 | 1.1 | 18.45 | 0.05 | 34. | 0.8 | [7]

1998 VO33 | 1.3 | (16.8) | X | 8. | 0.24 | [7]

1999 HF1 | 3.6 | 14.57 | X | 2.319 ± .001 | 0.14-0.2 | [14]

1234 | 567

1999 JM8 | 2.2 | 15.65 | X | 137 | >0.5 | -

1999 JO8 | 1.3 | 16.77 | X | 2.385 ± .002 | 0.12 | [5]

1999 RQ36 | 0.2 | 20.72 | X | 2.146  .010 | 0.09-0.35 | [7]

1999 US3 | 5.6 | 13.61 | X | 4.69  .02 | 0.50 | [7]

2000 DO1 | 0.28 | 20.14 | X | 4.29  .1 | 0.28 | [20]

2000 DP107 | 1.3 | 18.01 | 0.05 | 2.775 ± .002 | 0.19 | -

2000 GK137 | 1.0 | 17.35 | X | 3.126 ± .006 | 0.17 | [1]

2000 JG5 | 0.8 | 17.8 | X | 6.055  .010 | 0.97 | [20]

2001 MF1 | 1.2 | 17.04 | X | 6.571  .005 | 1.2 | [6]

Примітки:

* – H приведено до максимуму кривої блиску; в дужках значення за даними MPC

** – Х0.15

У другому підрозділі докладно розглянуто результати спостережень семи обраних астероїдів: 433 Ерос, 1620 Географ, 1951 Лік, 1980 Тезкатліпока, 4179 Таутатіс, 20555 1998 FX2 та 1998 FM5.

АНЗ 433 Ерос спостерігався в 1993 р. у діапазоні фазових кутів 0.3-30° [4]. На рис.  зображено визначену фазову залежність блиску Ероса з параметрами H .40, G .20. В опозиції 1995 і 1997 рр. отримані криві блиску Ероса при близполюсному та близекваторіальному аспектах. Результати фотометричних спостережень Ероса мали важливе значення для інтерпретації результатів космічної програми NEAR Shoemaker у 1999-2001 рр.

АНЗ 1620 Географ спостерігався в 1994 р. впродовж 16 ночей. У межах міжнародного співробітництва за результатами спостережень отримано параметри фазової залежності H= .09, G= .31; визначено координати полюсу ?= ?, в= –47? ? сідеричний період P= .2233264 ± 0.0000008 год [8].

Проаналізовано дані спостережень астероїду 1951 Лік (див. рис.2), на прикладі якого показано методику визначення періодів обертання за допомогою метода апроксимації рядом Фур’є. Розглянуто похибки визначення періодів, що пов’язані з кількістю й якістю фотометричних спостережень.

Наведено дані спостережень АНЗ 1980 Тезкатлипока, що виконані протягом 20 ночей на Чугуївській спостережній станції (70-см телескоп) та на КрАО в Сімеїзі (1-м телескоп) [6]. У межах міжнародної кооперації за даними спостережень була побудована чисельна модель астероїда [18].

Аналіз спостережень АНЗ 4179 Таутатіс у 1993-94 рр. дав можливість знайти період зміни його блиску Р  год = 7.33 діб [17, 15]. Цей період виявився періодом прецесії і є одним з найдовших серед відомих для астероїдів. Була визначена фазова залежність блиску Таутатіса у діапазоні кутів фаз 0.3-33°, що має параметри H .03 ± .03, G .20.

У межах вирішення проблеми астероїдної небезпеки значна частина фотометричних спостережень була присвячена щойновідкритим АНЗ. У дисертації наведено результати фотометрії двох таких астероїдів 20255 і 1998, для яких були вперше визначені періоди обертання, що дорівнюють 6.82 год і 6.364 год, відповідно [7].

У третьому підрозділі розглянуто питання виявлення подвійних астероїдів за кривими блиску. За результатами виконаних спостережень, знайдено чотири АНЗ, що показали двоперіодичні криві блиску та були інтерпретовані в моделі подвійного астероїда із сферичними компонентами (див. табл. ). Дослідження подвійних астероїдів виконані в кооперації з Онджеївською обсерваторією Чеської АН [12-14].

Таблиця 2

Результати визначення параметрів подвійних астероїдів

Астероїд | Тип | D1

км | P1

год | A1

зор. вел. | D1/D2 | Pорб

год | Rорб/D1 | e | Джерело

5407 1992 AXC4.0 | 2.549 | 0.13 | =0.30 | 13.52 | (1.7) | <0.05 | [12]

31345 1998 PG | (S) | 0.9 | 2.516 | 0.13 | =0.30 | 14.01 | (1.7) | - | [12]

1996 FG3 | C | 1.4 | 3.594 | 0.08 | 0.31 | 16.14 | 1.7 | 0.05 | [12]

1999 HF1 | S | 3.5 | 2.319 | 0.13 | 0.24 | 14.02 | 2.0 | - | [14] |

Наведено аналіз спостережень АНЗ 1996 FG, що проведені у грудні 1998 р. [12]. Показано, що присутність двох періодів у кривих блиску може бути обумовлена подвійністю астероїда. На рис. 3 зображена окрема крива блиску цього астероїда. Лінією показана короткоперіодична компонента (P1=3.594 год). На рис. 4 наведено складену криву блиску 1996 FG, яка побудована після віднімання короткоперіодичної компоненти з періодом P2=орб= .14 год.

Проаналізовано стан проблеми походження подвійних астероїдів. Як можливі механізми утворення подвійних АНЗ розглядаються: катастрофічні зіткнення астероїдів між собою, припливне руйнування тіл типу “купа каміння” при наближенні до великих планет.

У четвертому підрозділі зроблено аналіз відомих періодів обертання АНЗ на основі сформованої бази даних: абсолютний блиск H, періоди обертання, максимальні амплітуди кривих блиску. Основу бази склали дані, отримані в дисертації. Зроблено аналіз цих даних з точки зору як загальної характеристики АНЗ, так і з точки зору походження цих астероїдів з головного поясу.

База даних нараховує 232 АНЗ з періодами обертання, відомими на початок-середину 2003 р. Відокремлюються АНЗ (32 об’єкти) зі швидкістю обертання ?12 об/добу, які мають розміри менші за 150-200 м (H > 21.5). З такою швидкістю можуть обертатися лише монолітні тіла, що утримуються силами внутрішнього зчеплення. Статистичний аналіз розподілу АНЗ з H<21.5 за швидкістю обертання показав, що він не відповідає теоретичному закону – розподілу Максвела (див. рис. 5). Серед АНЗ виділяються три групи об’єктів, що обертаються повільно, середньо і швидко (Щ < 2 об/добу, 2.6 Щ 5.5, 7 < Щ < 12, відповідно) [5]. Аналіз залежності швидкості обертання від амплітуди кривих блиску (характеристика подовженості форми астероїда) показав тенденцію зменшення амплітуди зі збільшенням швидкості обертання. Швидкі АНЗ мають в середньому округлі форми (a:b<1.15). Таким чином, АНЗ з розмірами більше 150-200 м в цілому можуть бути тілами типу “купа каміння”. У більшості монолітні АНЗ знайдено серед астероїдів з розмірами менше 150-200м.

Порівняльний аналіз АНЗ і астероїдів головного поясу з подібними розмірами (D км) показав, що ці об’єкти не різняться за статистикою швидкостей обертання й амплітуд, тому можуть бути генетично пов’язаними тілами.

ВИСНОВКИ

У межах виконання дисертаційної роботи проведена програма регулярних фотометричних спостережень 90 АНЗ протягом 350 ночей і отримано більше, ніж 400 кривих блиску, які увійшли в Міжнародний фотометричний каталог "Asteroid Photometric Catalogue". Уперше на території країн СНД було почато регулярні ПЗЗ-спостереження АНЗ, організовані в межах Європейської програми відкриття АНЗ EUNEASO (EUropean Near-Earth Asteroids Search Observatories), спрямованої на вирішення проблеми “Астероїдна небезпека”.

Робота включала також розробку й упровадження технічних засобів модернізації фотоприймальної апаратури на основі ФЕП і ПЗЗ; розробку і створення комп’ютерних програм редукції фотометричних спостережень та їхнього подальшого аналізу. Велика увага приділялася удосконаленню методів ПЗЗ-спостережень швидкорухомих АНЗ та обробці даних.

Найбільш важливі результати роботи такі:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ

1. Гафтонюк Н.М., Круглый Ю.Н. ПЗС-наблюдения астероидов, сближающихся с Землей, проведенные в Симеизе // Сб. трудов конференции "Околоземная астрономия XXI века", Звенигород, 21-25 мая 2001 г. / Под ред. Л.В. Рыхловой, М.А. Смирнова, Е.С. Новиковой, Т.В. Касименко. – М.: "Геос", 2001. – С. 258-261.

2. Прокофьева В.В., Таращук В.П., Круглый Ю.Н., Величко Ф.П., Черный В.Г. Анализ колебаний блеска астероида 4179 Тоутатис // Письма в АЖ. – 1995. – Т. 21, № 1. – С. 66-79.

3. Chernova G.P., Kiselev N.N., Krugly Yu. N., Lupishko D.F., Shevchenko V.G., Velichko F.P., Mohamed R.A. Photometry of Amor asteroids 1036 Ganymede and 1627 Ivar // Astron. J. - 1995. – Vol. 110, № 4. – P. 1875-1878.

4. Krugly Yu.N., Shevchenko V.G. Magnitude phase dependence of asteroid 433// LPSC XXX, Houston (USA), 1999. – Abstract № .

5. Krugly Yu.N., Belskaya I.N., Chiorny V.G., Shevchenko V.G. Follow-up CCD observations of near-Earth asteroids in 1999 // Kinematics Physics of Celestial Bodies Suppl. – 2000. – № 3. – P. 217-218.

6. Krugly Yu.N., Belskaya I.N., Chiorny V.G., Shevchenko V.G., Gaftonyuk N.M. CCD photometry of near-Earth asteroids in 2001 // Proc. of Conf. "Asteroids, Comets, Meteors 2002", 29 July – 2 Aug. 2002, Berlin, Germany. – 2002. – P. .

7. Krugly Yu.N., Belskaya I.N, Shevchenko V.G., Chiorny V.G., Velichko F.P., Erikson A., Mottola S., Hahn G., Nathues A., Neukum G., Gaftonyuk N.M., Dotto E. The near-Earth objects follow-up program. IV. CCD photometry in 1996-1999 // Icarus. – 2002. – Vol. 158, № 2. – P. 294-304.

8. Magnusson P., Dahlgren M., Barucci M.A., Jorda L., Binzel R.P., Slivan S.M., Blanko C., Riccioli D., Buratti B.J., Colas F., Berthier J., De Angelis G., Di Martino M., Dotto E., Drummond J.D., Fink U., Hicks M., Grundy W., Wisniewski W., Gaftonyuk N.M., Geyer E.H.,