微小地球接近小惑星の即時動画/多色測光観測
2020-11-11(水) 9:55-10:10 第11回 光赤外線大学間連携ワークショップ @ zoom

紅山 仁 (東京大学 修士2年)
Co : 酒向 重行, 大澤 亮, 瀧田怜, 諸隈智貴 (東京大学),
奥村真一郎, 浦川聖太郎 (日本スペースガード協会),吉田二美(産業医科大学/千葉工業大学)

1 / 12微小地球接近小惑星のAsteroid

即時動画/多色測光観測

SunEarth

地球接近小惑星•q : perihelion distance

近日点距離 q < 1.3 auの小惑星~ 500 m‣ 探査機によるその場観測‣ スペースガード‣ 10 m 級の微小小惑星も観測可能

微小小惑星
•

直径 < 100 mの小惑星 (本発表において)•一枚岩であれば、集積体であるより大きなラブルパイル小惑星と本質的に異なる異なる力学進化?? 起源は ??

地球接近小惑星 (162173) Ryugu(クレジット: JAXA)
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地球接近小惑星の力学進化史①Yarkovsky driftによる移動
メインベルト小惑星は太陽からの輻射により少しずつ軌道が変化(Yarkovsky効果)①Yarkovsky drift

Asteroid

軌道長半径aが増加/減少して軌道共鳴に3:1J 共鳴ν6軌道共鳴→ 地球接近小惑星 ( or 外縁天体)(cf. カークウッドの空隙)

inner

変化しうる(YORP効果)
軌道長半径 a

地球接近小惑星になるまでのタイムスケール : a few Myr

10m小惑星が共鳴に入るまでのタイムスケール : a few Myr②巨大惑星による重力散乱※ 移動を経る過程で、自転速度も②重力散乱

地球
1 au

Hung

メインariaベルト

outer
メインベルト火星
1.5 au3 / 12木星

2 au

2.5 au

3 au

メインベルト (2.0-3.2 au)

5 au

微小天体に対するYarkovsky/YORP効果•••

1
軌道を変化させるYarkovsky効果 ∝D族の軌道長半径と直径の関係(Spoto et al. 2015 Fig.4 )小さい天体に強く作用 (?)

1
自転速度を変化させるYORP効果 ∝ 2
D

サイズ以外にも形状, 密度, 表面様相, etc.に依存→ ラブルパイル/一枚岩小惑星では異なる?
10 m級の小惑星でも本当に強く働く ?

•現在の自転速度と生成時の自転速度の比較→ 観測からYORP効果に関する制約削除しました。

→ 小惑星輸送/起源の理解
小惑星のサイズ-自転周期関係(MinorPlanet.Info ,2020Oct)
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即時動画/多色測光観測による特徴づけ•

以下2種類の観測 (観測対象の多くはTomo-e Gozenが発見した小惑星)‣ 光赤外線大学間連携 OISTER (Optical and Infrared Synergetic Telescopes for Education and Research)による3色同時観測→ スペクトル型(組成) サイズ
同時観測により高速撮像する小惑星の型を正確に推定可能

DeMeo+2015‣ 木曽Tomo-e Gozenを用いた 2Hz動画観測→自転周期 形状

動画観測により高速自転を捉えること可能削除しました。

小惑星のサイズ-自転周期関係
5 / 12(MinorPlanet.Info ,2020Oct)

木曽105 cm望遠鏡

動画観測•

木曽Tomo-e Gozenを用いた2Hz 動画観測を実施(21天体(+α), 平均直径 31 m)
焦点面に搭載された
Tomo-e Gozen削除しました。

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解析方法 (動画観測)
1. 観測データからのNEOの軌道決定
1フレーム目
Tomo-e Gozenによる動画データ

Asteroid Orbitf(t)観測対象の多くは軌道不定性が大きく、天体暦の位置精度は高くない。
目視で数枚の画像上のNEOの位置を確認しNフレーム目内/外挿することで任意の時刻の天体位置を得る。

2. 測光

3. 周期解析高速移動天体の観測ではしばしば視野移動が生じ、Gaia DR2カタログを用いた相対測光

不均一サンプリングとなる。

(アパーチャ: fwhmの1.5-2倍)

Lomb-Scargle法(Lomb 1976)を用いて周期を推定。
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観測結果 (動画観測)•

サイズ-自転周期~ 秒の自転周期まで検出可能な21天体中11天体の周期を推定削除しました。

動画観測を用いてもこれまでと似た分布。

削除しました。

微小小惑星の分布は生成時の速度に0秒ピークか。

1000秒

自転周期-軸比
強い相関は見られない。
先行研究と整合的。
削除しました。

削除しました。

削除しました。

(Thirouin+2016, Hatch+2015)b
小惑星
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aa
軸比b

多色観測
•

むりかぶし

石垣(g,R,I)/埼玉(r,i,z)/明野(g,R,I)/岡山(g,R,I)
3色同時カメラを用いた多色同時観測を実施
岡山

明野

削除しました。
SaCRA

順次解析中
9 / 12(大学間連携HP(http://oister.kwasan.kyoto-u.ac.jp/)

解析方法 (多色観測)
1. 観測データからのNEOの軌道決定

3. スペクトル型推定

動画データの解析と同様に複数枚のデータからJordi et al.2006の経験式に基づき等級を変換

小惑星の軌道を推定し、位置を決定する

MITSuME 3 色 g, R, I ⇄ g, r, i, z

2. 測光

二色図上でSDSS等級/スペクトル型が既知の小惑星

Pan-STARRS カタログを用いた相対測光と比較することでスペクトル型を推定(アパーチャ: 星像が伸びた恒星を含む円形開口測光)
Reference~ 20 pixel

Asteroid~ 10 pixel

むりかぶしによる
単一フレーム
非恒星追尾データ(30 s exposure)
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観測結果 (多色観測)•2020PY2, 2020UQ6のスペクトルタイプ : C型またはX型

微小NEO サイズ-自転周期
自転周期 - 組成共に推定した微小NEOは少ない。
(米 MANOSで69天体 + α)

微小天体でC型の割合が増加傾向 ?
さらなる観測が必要。
スペクトル型毎の反射率

微小NEOの質量パーセント比NEOs <= 20m(H>26); N=74DeMeo+2015

ORB
SV
D

削除しました。

削除しました。

LAX
KQ
C

11 / 12Binzel+2004(SMASS), Mommert+2016(UKIRT),Perna2018(NEO Shield-2), Devogele+2019(MANOS)まとめと今後•••

微小(10m級)な小惑星は一枚の岩で構成されており、それらが集積したより大きなラブルパイル小惑星とは本質的に異なる
地球近傍小惑星の起源, 力学進化史の解明には一枚岩小惑星の性質を知ることが不可欠
光赤外線大学間連携 OISTER (Optical and Infrared Synergetic Telescopes for Education and Research)の枠組みを通して微小な小惑星の3色同時観測 →スペクトル型(組成)/サイズ•

木曽Tomo-e Gozenを用いた動画観測 → 自転周期/形状

近々観測好機を迎える小惑星
V等級

備考

14等台 677 m

None

B

高精度で軌道が定まった天体。

2017 WJ16 16等台 49 m

None

None

3年間観測がなく軌道不定性大。追観測があれば狙いたい

2020 SO

14等台

6m

None

None

一時的に地球にトラップされる小惑星(minimoon)の可能性。

2000 WO107

13等台 6.5 km

None

X

メインベルト小惑星

1988 XB•

サイズ 自転周期 組成

さらに自転周期 & 組成 サンプルを増やす
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