Околоземные астероиды среди метеороидного роя йота Акварид

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2009, том 52, №3_________________________________

АСТРОНОМИЯ

УДК 523.532

Академик АН Республики Таджикистан П.Б.Бабаджанов, Г.И.Кохирова ОКОЛОЗЕМНЫЕ АСТЕРОИДЫ СРЕДИ МЕТЕОРОИДНОГО РОЯ ЙОТА АКВАРИД

По современным данным, относящимся к астероидам, сближающимся с Землей, они могли происходить или из главного пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера, или быть «угасшими» кометами.

Основным механизмом, перемещающим астероиды из главного пояса, является гравитационный резонанс с большими планетами. Такие астероиды, сближающиеся с Землей (АСЗ), могут быть каменными или железными телами. Другую часть популяции АСЗ составляют «потухшие» или «угасшие» кометные ядра, представляющие собой конгломераты замерзших газов и твердых частиц, покрытые толстой пылевой коркой. Внешне потухшие кометные ядра не отличаются от настоящих астероидов. Реальное различие между угасшими кометами и астероидами, сближающимися с Землей, заключено в их составе, первые состоят изо льдов, а вторые из камней и металлов, что обусловлено местом их образования.

Для того чтобы оценить долю потухших комет среди астероидов, сближающихся с Землей, необходимо иметь критерии их разделения.

Мы считаем, что кометное происхождение имеет тот АЗС, который двигается по коме-то-подобной орбите и имеет родственный метеороидный рой, образованный в период его ко-метной активности и порождающий ныне наблюдаемый на Земле метеорный поток.

По состоянию на 1 января 2005 г. были известны орбиты 3143 астероидов, сближающихся с Землей (http://newton.dm.unipi.it/neadys/neadys.cat). Их анализ показывает, что среди них имеются и такие, которые родственны с двумя-тремя другими астероидами. Их родственность определяется схожестью (подобию) их орбит. Важным инструментом установления схожести двух орбит является Ds-h - критерий Саутворта-Хокинса [1], величина которого определяет расстояние между орбитами двух тел в фазовом пространстве элементов а, e, q, i, Q и rn:

Ds-h = (e2 ~ ei У + (Ч2 ~ 4if + (2sin + sin i, sin 72(2sin Q22Ql)2

где индексы 1 и 2 относятся к двум сравниваемым орбитам, е - эксцентриситет, д=а(1-е) -перигелийное расстояние, а - большая полуось, г - наклон, Q - долгота восходящего узла, а -

2

2

2

аргумент перигелия. Когда DS-H < 0.20, то есть достаточно мал, то предполагается, что эти два тела, вероятно, связаны и имеют общее происхождение.

Одним из недостатков использования этой формулы, для сравниваемых орбит при больших интервалах времени, является то, что долгота восходящего узла Q и аргумент перигелия а изменяются со временем значительно, так что Ds-H становится большим из-за этих изменений. Поэтому Ашер и др. [2] предложили D - критерий в виде

fl2=

который для орбитальной схожести двух орбит является более приемлемым, чем традиционный Ds-H - критерий (1), предложенный Саутвортом и Хокинсом [1]. По опыту выделения метеорных потоков, для схожести двух орбит мы приняли значение D<0.20.

Применение D-критерия (2) к астероидам, сближающимися с Землей, открытыми до 2005 г., показывает, что астероиды 2002JS2, 2002PD11 и 2003MT9 являются родственными между собой. Современные элементы орбит этих астероидов приведены в табл. 1 (в равноденствии 2000.0). Здесь приведены также значения абсолютной звездной величины Н и эффективный диаметр d, вычисленный по формуле [3]:

log d = 3.12- 0.2Н - 0.51og p.

Астероиды кометного происхождения являются довольно темными, имеют очень низкое альбедо в пределах от 0.02 до 0.12 [4]. Значения d в табл. 1 вычислены в предположении, что альбедо p=0.07. Ra и Rd являются соответственно радиус-векторами восходящего и нисходящего узлов орбит в настоящее время. Tj - постоянная Тиссеранда.

Таблица 1

Элементы орбит трех астероидов, сближающихся с Землей

Астероид a а.е. e q а.е. io Qo ao no H d км Ra а.е. Rd а.е. Tj

2002JS2 2.131 0.825 0.379 11.5 124.0 320.1 84.1 17.57 1.53 0.42 1.86 3.14

2002PD11 2.226 0.863 0.304 11.6 298.5 149.0 87.5 19.97 0.51 2.18 0.32 2.98

2003MT9 2.520 0.920 0.202 6.8 233.2 200.7 73.9 18.53 0.98 2.78 0.21 2.62

Вычисленные значения О-критерия для различных комбинаций этих объектов приведены в табл. 2, из которой видно, что величина О для любой пары из этих астероидов заключена в пределах от 0.04 до 0.16, означающая, что все трое находятся на очень схожих орбитах.

Таблица 2

Величины редуцированного О-критерия

Астероид 2002JS2 2002PD11 2003MT9

2002JS2 0.00 0.04 0.16

2002PD11 0.04 0.00 0.11

2003MT9 0.16 0.11 0.00

Важным критерием разделения орбит околоземных объектов на кометные и астероидные является постоянная Тиссеранда Т по отношению к Юпитеру

а,

Т, = — + 2 а

— \-е

а,

0.5

сое/,

1

где а7=5.2 а.е. - большая полуось орбиты Юпитера. Оказалось [5], что для комет 2.08<Т}<3.12, а для астероидов Т>3.12.

Рассматриваемые нами три объекта двигаются по комето-подобным орбитам.

Гелиоцентрические расстояния Яа и Я узлов всех трех астероидов, сближающихся с Землей, значительно отличаются от 1 а.е. и поэтому для них невозможно выявить родственные метеорные потоки простым сравнением их элементов орбит. Орбита АСЗ во время ее пересечения с орбитой Земли может быть определена посредством изучения ее эволюции под действием гравитационных возмущений больших планет.

Поиск метеорных потоков, связанных с АСЗ 2002JS2, 2002PD11 и 2003MT9, можно провести по разработанному нами методу [6], учитывающему обстоятельства образования метеороидных роев и возмущающее действие больших планет. Так, Бабаджановым и Обру-бовым [7] впервые было показано, что из-за выброса метеороидов из родительского тела с различными скоростями и возмущающего действия притяжения планет образованный метео-роидный рой принимает такую форму, что он может породить от 4 до 8 метеорных потоков. Так как метеороиды выбрасываются из родительского тела с различными скоростями, то образуется некоторая дисперсия в начальных элементах орбит этих метеороидов. Из-за различий в больших полуосях орбит и периодах обращения одни из метеороидов все больше и больше отстают от родительского тела, а другие, опережая его, растянутся вдоль всей орбиты родительского тела и образуют замкнутую петлю за сравнительно короткое время.

Так как метеороиды займут различные положения по отношению к родительскому телу в любое заданное время, то они подвергаются различным планетным возмущениям. Это означает, что длина циклов изменений угловых элементов орбиты (аргумента перигелия о, долготы восходящего узла & и наклона /) будет также различной. В результате метеороиды роя расположатся по всей эволюционной трассе родительского тела. Земную орбиту могут пересечь только те метеороиды роя, узел орбиты которых будет находиться на расстоянии около 1 а.е., то есть выполняется условие

1 или

9<+<С _л

1 + в сое со

Для любой пары значений ^ и е это дает четыре возможных значения о. В результате метеороидный рой может породить ночной поток с северной и южной ветвями при допериге-лийном пересечении с Землей и дневной поток-близнец с северной и южной ветвями при по-слеперигелийном пересечении с Землей.

Для того чтобы определить эти пересечения, нужно исследовать изменение орбиты за период одного цикла изменения аргумента перигелия. Для этого необходимо интегрировать назад орбиту родительского тела, чтобы определить длину цикла.

Чтобы найти возможные метеорные потоки, связанные с астероидами 2002JS2, 2002PD11 и 2003MT9, мы вычислили вековые изменения орбит 2002JS2 и 2002PD11, пользуясь методом интегрирования Альфана-Горячева [8], учитывая гравитационные возмущения шести планет (Меркурий - Сатурн). Так как ОЗА 2003МТ9 двигается в резонансе с Юпитером (в соизмеримости 3:1), то эволюция его орбиты вычислялась методом Эверхарта [9] с учетом гравитационных возмущений 8 планет и Плутона.

На рисунке для каждого астероида показаны зависимости Яа и от аргумента периге-

лия за один цикл. Из рисунков видно, что за один цикл изменений аргумента перигелия каждый из этих ОЗА пересекает орбиту Земли 4 раза. Для всех трех астероидов эти пересечения имеют место при значениях о в интервалах 58о - 63о, 117° - 122о, 222о - 246о и 294о - 318о. Поэтому теоретически возможно, что любой метеороидный рой, связанный с этими астероидами, мог образовать дневной и ночной метеорные потоки со своими ветвями. Теоретические (Т) элементы орбиты, радианты (прямое восхождение а и склонение 3) и геоцентрическая скорость Уё (км с-1), долготы Солнца Ь0 и соответствующие даты активности возможных метеорных потоков, связанных с каждым из трех астероидов, представлены в табл. 3-5 (жирным шрифтом).

Поиск предсказанных метеорных потоков, связанных с вышеуказанными тремя астероидами, был нами проведен в опубликованных каталогах наблюдаемых метеорных и болид-ных потоков Кука [10] (С), Кащеева, Лебединца и Лагутина [11] (К), Секанины [12] ^2), Гай-доша и Порубчана [13] ^), Кеннон [14] и др.

При поиске было принято, чтобы с учетом суточного смещения предсказанный радиант отличался от наблюдаемого по прямому восхождению не более чем на 15о (Ла< 15о) и по склонению не более чем на 10о (Д3< 10о), различие в геоцентрической скорости было АУё< 5 км с-1, а период активности в пределах ± 15 суток при О3-н< 0.20, где О3-Н - критерий Сау-творта-Хокинса [1], который служит в данном случае мерой схожести предсказанной и наблюдаемой орбит.

2002^2 2002Р 011 2003МТ9

Ка, Ш

а =г а.е. 5 О.Є. Л /

\ \ / 3.5 \ / I 4.0

\ \ 1 г$ \ \ I 3.0

\ / \ 1 2.0 1.5 \ І \ I 2.5 1.5

\ / \ ~т \ / \ / 1.0 \ / \ /

0.5 0.5

0 £0 100 1» 200 250 100 3» 0 60 100 1 50 200 250 300 350 0 50 100 150 200 250 Ї00 ЇМ

а>° а>° (0°

Рис. Вековые изменения ридиус-векторов восходящего Яа и нисходящего узлов астероидов 2002JS2, 2002PD11 и 2003MT9 в зависимости от аргумента перигелия.

Результаты поиска наблюдаемых метеорных потоков и ассоциаций приведены в табл. 3-5. Величины Оз-н , приведенные в этих таблицах, показывают удовлетворительное согласие между предсказанными и наблюдаемыми потоками. Характерно, что все они отождествлены с одним и тем же действующим ночным болидным потоком Северных и Южных Йота Аква-рид [13], а также большим количеством индивидуальных орбит по данным Метеорного Центра орбит (MODC), что указывает на кометную природу этих околоземных астероидов. Возможно, все эти три объекта являются осколками более крупного кометного тела.

Таблица 3

Метеорные потоки, связанные с ОЗА 2002182: a=2.131, є=0.825, q=0.379, і°=11.5, 0=124.0,

ю°=320.1, п°=84.1

Метеорный поток я (а.е.) е 7° о° ю° п° т ° Ъ © Дата а° 5° Vg Ds-н Тип Ката- лог

T «Л» 0.365 0.829 8.4 150.3 293.8 84.1 150.3 Авг23 340.8 -0.4 28.1 N

О С. і-Аквари- 0.277 0.836 1.4 136.7 307.5 84.2 136.7 А в г 0 9 336.2 -8.8 28.8 0.15 N 82

ды

О С. і-Аквари- 0.256 0.929 5.8 130.0 306.6 76.6 130.0 Авг03 327.5 -9.3 34.4 0.19 N а

ды

0.322 0.793 8.9 145.3 304.1 89.4 145.3 341.0 -0.4 28.8

О 124 метеора ±.010 ±.006 ±.6 ±.6 ±1.4 ±1.1 Авг18 ±.5 ±.5 ±.3 0.10 N MODC

Т «В» 0.336 0.842 6.7 327.0 117.1 84.1 147.0 Авг20 343.7 -12.8 28.9 N

О Ю. і- Аква-

0.208 0.912 6.9 311.7 131.8 83.5 131.7 А в г 0 4 334.0 -14.4 33.8 0.15 N с

риды

О Ю. і- Аква-

0.254 0.880 8.0 307.7 126.0 73.7 127.7 Июл31 328.7 -17.8 31.0 0.19 N к

риды

0.327 0.805 7.7 321.2 122.3 83.5 141.2 340.1 -14.7 29.3

О 95 метеоров ±011 ±.007 ±.6 ±.5 ±1.5 ±1.1 Авг14 ±.8 ±.4 ±.3 0.05 N MODC

Т «С» 0.332 0.844 6.6 21.2 62.9 84.1 21.6 Апр11 5.2 8.0 29.0 Б

О Ассоциация 19 0.224 0.830 0.5 30.3 45.4 75.7 30.3 Апр21 7.6 3.3 28.9 0.20 D к

О Ассоциация 25 0.341 0.780 6.0 30.7 59.0 89.7 30.7 Апр21 12.6 10.3 26.8 0.10 D к

Т <Л» 0.363 0.830 8.1 197.7 246.4 84.1 17.7 Апр07 8.1 -4.1 28.1 Б

О Ассоциация 30 0.274 0.830 11.0 209.7 233.0 82.7 29.7 Апр20 13.6 3.3 28.9 0.11 D к

Таблица 4

Метеорные потоки, связанные с ОЗА 2002РБ11: а=2.226, е=0.863, д=0.304, і°=11.6, 0=298.5, ____________________________________ю°=149.0, п°=87.4____________________________________

Метеорный поток Ч (а.е.) е 7° о° ю° п° L°0 Дата а° 5° Vg Оз-н Ти п Ката- лог

Т «А 0.325 0.854 7.2 150.0 297.4 87.4 150.0 Авг23 342.4 -1.5 29.5 N

0 С. і- Аквари- 0.277 0.836 1.4 136.7 307.5 84.2 136.7 Авг09 336.2 -8.8 28.8 0.12 N 32

ды

0 С. і- Аквари- 0.256 0.929 5.8 130.0 306.6 76.6 130.0 Авг03 327.5 -9.3 34.4 0.19 N а

ды

0.294 0.813 9.0 145.0 306.9 61.1 342.1 -0.6 29.7 М0О

0 128 метеоров ±.010 ±.006 ±.6 ±.6 ±1.4 ±1.1 145.0 Авг18 ±.5 ±.4 ±.3 0.09 N с

Т «В 0.292 0.869 7.3 325.9 121.5 87.4 145.9 Авг19 344.5 -12.2 30.6 N

0 Ю. і- Аква-

0.208 0.912 6.9 311.7 131.8 83.5 131.7 А в г 0 4 334.0 -14.4 33.8 0.12 N с

риды

0.272 0.824 9.8 322.1 128.1 90.2 1/10 1 Л 1 ^ 344.4 -13.6 31.3 Г\ Г\<2 Л.Т М0О

0 75 метеоров ±.010 ±.013 ±.8 ±.6 ±1.4 ±1.0 142.1 Авг15 ±.7 ±.5 ±.4 0.08 N с

Т «С» 0.287 0.871 7.1 29.4 58.0 87.4 29.4 Апр20 10.9 10.1 30.7 Б

0 Ассоциация 19 0.224 0.830 0.5 30.3 45.4 75.7 30.3 Апр21 7.6 3.3 28.9 0.22 О к

0 Ассоциация 25 0.341 0.780 6.0 30.7 59.0 89.7 30.7 Апр21 12.6 10.3 26.8 0.11 О к

0.369 0.791 6.8 27.6 63.3 90.9 10.5 11.3 28.2 М0О

0 38 метеоров ±.016 ±.009 ±.7 ±1.1 ±2.3 ±1.5 27.6 Апр18 ±.8 ±.7 ±.3 0.12 Б с

Т <Л» 0.323 0.855 7.4 205.5 241.9 87.4 25.5 Апр16 13.2 -0.5 29.5 Б

0 Ассоциация 30 0.274 0.830 11.0 209.7 233.0 82.7 29.7 0 2 пр2 А 13.6 3.3 28.9 0.11 О к

0.295 0.826 7.4 208.6 234.7 83.3 12.1 -0.5 30.1 М0О

0 42 метеора ±.015 ±.009 ±.9 ±1.1 ±2.2 ±1.4 28.6 Апр19 ±.9 ±.7 ±.5 0.07 О с

Таблица 5

Метеорные потоки, связанные с ОЗА 2003МТ9* а=2.520, е=0.920, д=0.202, і°=6.8, 0°=233.2, ____________________________________ю°=200.7, п°=73.9____________________________________

Метеорный поток Ч (а.е.) е 7° о° ю° п° т ° L о Дата а° 5° Vg Оз-н Тип Ката- лог

Т «А» 0.155 0.939 4.3 115.7 318.2 73.9 115.7 Июл18 319.2 -13.8 36.3 N

0 С. і- Аквари-ды 0.211 0.890 12.0 120.7 313.0 73.7 120.7 Июл23 321.7 -7.8 33.2 0.15 N к

0 С. і- Аквари-ды 0.256 0.929 5.8 130.0 306.6 76.6 130.0 3 0 г в Ав 327.5 -9.3 34.4 0.12 N а

0 81 метеор 0.189 ±.011 8 6 81 .8 .0 0. ±. 12.4 ±1.1 115.6 ±.8 316.9 ±1.7 72.5 ±1.1 115.6 Июл18 318.4 ±.6 -10.8 ±.4 35.6 ±.4 0.16 N М0Ос

Т «В» 0.291 0.883 1.7 313.3 120.6 73.9 133.3 Авг06 330.3 -13.4 31.1 N

0 Ю. і- Аква-риды 0.254 0.880 8.0 307.7 126.0 73.7 127.7 Июл31 328.7 -17.8 31.0 0.12 N к

0 Ю. і- Аква-риды 0.212 0.917 7.2 312.7 130.7 83.4 132.7 5 0 г в Ав 334.7 -14.7 34.0 0.20 N с1

0 97 метеоров 0.274 ±.011 0.834 ±.010 6.9 ±.6 310.0 ±.8 127.8 ±1.5 77.8 ±1.1 130.0 2 0 г в Ав 331.6 ±.6 -16.4 ±.3 31.2 ±.3 0.12 N М0Ос

Т «С» 0.155 0.938 4.4 212.3 221.7 74.0 2 2 а п А .3 2. 3 10.2 2.3 36.0 Б

0 Метеоры не наблюдались

Т «Б» 0.304 0.878 1.8 13.1 60.8 73.9 13.1 Апр03 358.9 0.9 30.6 Б

0 Ассоциация 19 0.224 0.830 0.5 30.3 45.4 75.7 30.3 Апр21 7.6 3.3 28.9 0.10 О к

Институт астрофизики Поступило 26.01.2009 г.

АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Southworth R.B., Hawkins G.S., 1963, Smith. Contrib. Astrophys., 7, с. 261-285.

2. Asher D.J., Clube S.V.M., Steel D.I., 1993, MNRAS, 264, с. 93.

3. Bowell E., Lumme K., 1982, в Asteroids (ed. T.Gehrels), Univ. Ariz. Press, Tucson, с. 132-169.

4. Jewitt D.C., 1992, в Comets in the Post-Halley Era (eds. R.L. Newburn et al.), Dordrecht: Kluwer, с. 1965.

5. Kresak L., 1954, Bull.Astr.Inst. Czecho-Sl., 5, No. 3, c. 45.

6. Babadzhanov P.B., 2001, Astron.& Astrophys, 373, с. 329- 335.

7. Babadzhanov P.B., Obrubov Yu.V., 1992, Cel. Mech. And Dyn. Astron., 54, с. 111-127.

8. Горячев Н.Н. Способ Halphen’a для вычисления вековых возмущений планет и его применение к Церере, 1937, Томск, Красное Знамя, 115 с.

9. Everhart E. 1974, Celestial Mechanics, 10, c. 35.

10. Cook A.F., 1973, в Evolutionary and Physical Properties of Meteoroids (eds. C.L.Hemenway, P.M.Millman, A.F.Cook), NASA SP-319, Washington, D.C., c. 183-191.

11. Кащеев Б.Л., Лебединец В.Н., Лагутин В.Н. Метеорные явления в атмосфере Земли, 1967, Москва, Наука, 260 с.

12. Sekanina Z., 1973, Icarus, 18, с. 253-284.

13. Gajdosh S., Porubcan V., 2004, в Proceedings IAU Colloquium 197, Dynamics of Populations of Planetary Systems (eds. Z.Knezevic, A.Milani), Cambridge Univ. Press, Cambridge, c.393-398.

14. Cannon, E., 2005, http://web.austin.utexas.edu/edcannon/aka-date-htm.

П.Б.Бобочонов, Г.И. Ко\ирова АСГЕРОИДХ,ОИ НАЗДИЗАМИНЙ ДАР БАЙНИ ТУДАИ МЕТЕОРОИДИИ ЙОТА АКВАРИД

Исбот карда шудааст, ки астероид^ои 2002JS2, 2002PD11 ва 2003MT9 бо якдигар алокаманд мебошанд. Бо назардошти ошубх,ои чозибавии сайёрах,ои калон ва дар натичаи омухтани тахдввули мадорх,ои ин астероидх,о радиант ва суръатх,ои назариявии селх,ои метеории бо онх,о алокаманд х,исоб карда шудаанд. Аз руи каталогх,ои мавчудаи селх,ои метеорй ошкор карда шудааст, ки хдмаи селх,ои назариявй пешгуи кардашуда дар х,ак;ик;ат фаъол мебошанд. Хулоса бароварда шудааст, ки ин комплекси астероидию метеороидй порах,ои ядрои кометаи калоне мебошад.

P.B.Babadzhanov, G.I. Kokhirova NEAR-EARTH ASTEROIDS AMONG THE IOTA AQUARIDS METEOROID STREAM

It is shown that the near-Earth asteroids 2002JS2, 2002PD11, and 2003MT9 have very similar orbits and probably common origin. We investigate the orbital evolution of these asteroids under the perturbing action of planets and calculate the theoretical shower parameters for any meteor shower that may be associated with these asteroids. Finally we have carried out of a search of existing catalogues of meteor showers and fireballs, and found that activity has been observed corresponding to each of the theoretically predicted shower. We have conclude that this asteroidal-meteoroidal complex are the result of a cometary break-up.