О родстве астероида 2003ен1 и кометы 96Р/Мачхолца 1

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2015, том 58, №1_

АСТРОНОМИЯ

УДК 523. 532

Академик АН Республики Таджикистан П.Б.Бабаджанов, Г.И.Кохирова, Ю.В.Обрубов*

О РОДСТВЕ АСТЕРОИДА 2003ЕН1 И КОМЕТЫ 96Р/МАЧХОЛЦА 1

Институт астрофизики АН Республики Таджикистан, Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана, Калужский филиал

Исследована дифференциальная эволюция орбит кометы 96Р/Мачхолца 1 и околоземного астероида 186256 (2003ЕН1) на интервале времени 28000 лет под действием планетных возмущений. Вычислен Dsh критерий Саутворта и Хокинса близости орбит и его изменение за этот период. Показано, что комета и астероид могут быть фрагментами ядра одной и той же более крупной кометы-родоначальницы комплекса Квадрантид. Дробление кометы-родоначальницы, возможно, произошло около 9500 лет назад. Околоземный объект 2003ЕН1 в действительности является угасшим осколком ядра прародительской кометы. Сделан вывод, что комета 96/Р Мачхолца 1, околоземный астероид группы Аполлона - 186256 (2003 ЕН1) и метеороидный рой Квадрантид образуют комплекс родственных объектов.

Ключевые слова: астероид - комета - орбита - эволюция - метеороидный рой - метеорный поток.

В мае 1986 г. Дональд Мачхолц открыл новую короткопериодическую комету семейства Юпитера, которая получила обозначение 1986 VIII Мачхолц или 96P/Мачхолц 1. К настоящему времени обработано 1090 наблюдений этой кометы, проведенных в период с 1986 г. по 2012 г.

В данный момент комета Мачхолца подходит очень близко к Солнцу - её перигелийное расстояние q равно 0.1237 а.е. или 15 млн. км. Отметим, что перигелийным расстоянием называется наименьшее расстояние от Солнца до орбиты объекта. Открыто только 6 короткопериодических околоземных комет, которые подходят к Солнцу ближе кометы Мачхолца (q<0.06 a.e.). Только у 20 известных комет периоды обращения меньше периода обращения кометы Мачхолца - 5.28 года. И только лишь 6 периодических комет с прямым движением имеют наклоны орбит к плоскости эклиптики больше, чем у орбиты кометы Мачхолца 7—58 град.

Короткий период обращения и очень малое перигелийное расстояние делают эту комету уникальным объектом для исследования эволюции кометных ядер. Несомненный интерес представляет также факт открытия кометы Мачхолца только в 1986 г. Специальные поиски этой кометы по вычисленной эфемериде на пластинках, полученных на телескопах с большим полем зрения и предельной звездной величиной до +19m, не дали результата. В то же время выявлено, что, по крайней мере, каждые три из четырёх её прохождений перигелия были благоприятны для наблюдений. Наиболее логичное объяснение этого факта заключается в предположении, что длительное время, вплоть до 1986 г., комета находилась в неактивном, так называемом "спящем" или угасшем состоянии.

Околоземный астероид группы Аполлона - 186256 (2003 ЕН1) был открыт 6 марта 2003 г. в Ловеловской обсерватории в США. Абсолютная звёздная величина 2003ЕН1 составляет Н=16.67т, а

Адрес для корреспонденции: Кохирова Гулчехра Исроиловна. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Бухоро, 22, Институт астрофизики АН РТ. E-ma7l: kokh7rova2004@ma7l.ru.

эквивалентный диаметр ^=2.32 км. По наблюдениям астероида вычислена его орбита, и сразу стала очевидна её схожесть с орбитой известного метеорного потока Квадрантид. На основе простого сравнения элементов орбит астероида и потока Квадрантид было сделано предположение, что 2003ЕН1 является наиболее вероятным родительским телом метеороидного роя Квадрантид.

Действительно, из всех объектов, ранее рассмотренных в качестве возможного родительского тела роя Квадрантид, а именно, кометы 96Р/Мачхолца 1, кометы 1491 I, астероида 5496 (1973NA), в настоящее время наиболее близкую к Квадрантидам орбиту имеет ОЗА 2003ЕН1 [1-5]. Элементы современных орбит кометы, астероида [6,7] и метеороидного роя [5] приведены в табл. 1, где а -большая полуось, е - эксцентриситет, q - перигелийное расстояние, 1 - наклон, ю - аргумент перигелия, О - долгота перигелия, Т] - критерий Тиссерана, позволяющий разделять орбиты объектов на кометный и астероидальный типы [8].

Исследования эволюции орбиты роя Квадрантид показали, что он является восьмикратным пересекателем орбиты Земли. По результатам наблюдений было выявлено восемь метеорных потоков, порождаемых этим роем. Одним из них является метеорный поток Квадрантид. Родственная связь астероида с роем Квадрантид, в дополнение к близости их современных орбит, доказана также результатами исследования эволюции их орбит [5]. На основе проведённых исследований был сделан вывод, что астероид 2003ЕН1 является наиболее подходящим родительским телом (или остатком родительского тела) Квадрантид. Так как этот астероид связан с восемью наблюдаемыми метеорными потоками, то можно предположить, что он представляет собой ядро угасшей кометы.

Таблица 1

Элементы современных орбит кометы Мачхолца, астероида 2003ЕН1 и метеорного потока Квадрантиды

Объект а (а.е.) е q (а.е.) 1 (град.) т (град.) О (град.) Т

96Р/Мачхолц 1 3.03 0.96 0.12 58.31 14.76 94.32 1.94

2003ЕН1 3.12 0.62 1.19 70.88 171.35 282.96 1.96

Квадрантиды 3.14 0.69 0.99 71.88 171.20 283.30 1.95

С другой стороны, не исключено возможное родство астероида 2003ЕН1 с кометой 96Р/Мачхольца 1, которая также является восьмикратным пересекателем орбиты Земли. Возникает закономерный вопрос - возможно ли, что комета, астероид и метеороидный рой Квадрантид, порождающий восемь потоков, образуют единый комплекс?

В этой работе мы представляем результаты исследования этого предположения. А именно, являются ли активная комета Мачхолца и угасшая комета 2003ЕН1 родственными телами, образовавшимися в результате дробления ядра одной прародительской кометы.

Отметим в первую очередь близкие значения критерия Тиссерана (табл.1), указывающие на кометную природу исследуемых объектов и, одновременно, на их возможную взаимосвязь.

Дробление астероидов и комет на крупные фрагменты происходит с небольшими скоростями разлета. Небольшие скорости разлета фрагментов обуславливают на начальном этапе и незначительные различия в элементах орбит. Поэтому при установлении связи объектов необходимо исследовать эволюцию орбит и найти момент их наибольшего сходства. Если такое сходство найдено, то этот момент можно принять за момент разделения фрагментов.

Для исследования эволюции орбит используются различные численные методы интегрирования дифференциальных уравнений возмущенного движения многих тел. В этой работе мы использовали метод Эверхарта [9] для вычисления дифференциальных планетных возмущений. При создании модели мы вычисляли гравитационные возмущения от всех восьми больших планет Солнечной системы, с учётом их взаимных возмущений.

В результате вычисления оскулирующих элементов орбит выявлено, что у этих объектов совпадает эволюционный тип - они оба являются восьмикратными пересекателями орбиты Земли с большими диапазонами изменений наклонов, эксцентриситетов и перигелийных расстояний. Долго-периодические изменения элементов орбит объектов на интервале 28 тысяч лет приведены на рис.1-4.

3,3

о»

га 3,2 т

•И

о о

§3,1 с

к га Э

•И

о3,0

ш

2,9 -14000

2003 ЕН1

Нмк м 1М

А

Щ 1 96/Р МасИИо!з

-10000

-6000 -2000 2000 Время в годах

6000

10000

14000

Рис.1. Долгопериодические изменения больших полуосей а орбит кометы Мачхолца и 2003ЕН1.

1,5

1,0

0,5

а> га т к

5 I К

£> о

0 «

о.

0)

1 5

ц

£ 5 О.

0>

с 0,0

-14000 -10000 -6000 -2000 2000 6000 10000 14000

Время в годах

Рис.2. Долгопериодические изменения перигелийных расстояний q орбит кометы Мачхолца и 2003ЕН1.

120

ч га о.

X

о §

га

X

к

е; 0)

.

0) С

га 12 е; о С1

90

60

30

0

г_

' ^ 2003 *^ 96Р~< п \ VI

1 до у II 11 V I Накло 1 ны

-14000 -10000 -6000 -2000 2000 6000 10000 14000

Время в годах

Рис.3. Долгопериодические изменения наклонов / и долгот перигелиев П = СО + О орбит кометы Мачхолца и

си лз

о

о:

11

Г\ Г\ Г\ П\ /Т\

0

-14000 -10000 -6000 -2000 2000 6000 10000 14000

Время в годах

2003ЕН1.

Рис. 4. Долгопериодические изменения радиусов векторов восходящего Яа и нисходящего К узлов орбиты

астероида 2003 ЕН1 на интервале 28 тысяч лет. Расстояние 1 а.е. соответствует моментам пересечения с орбитой Земли.

В качестве меры близости орбит объектов мы использовали самый важный и наиболее часто используемый 05Н критерий Саутворта и Хокинса [10], для вычисления которого используются пять элементов сравниваемых орбит:

В8И2 = (е2 - е1 )2 + (02 " Я)2 + (2 ^^^ + вШ 11 вШ /2 (2 вт

+

(е1 + е2)2зт (О2 +ю2) - (О1 + Ю)'

Считается, что малые тела могут иметь общее происхождение, если значение 05Н критерия для их орбит не превосходит значения 0.20.

5

4

3

2

2

Результаты вычисления 05н критерия для кометы Мачхолца и объекта 2003ЕН1 на временном интервале 28 тысяч лет приведены на рис. 5, из которого видно, что наименьшее значение критерия Dsн =0.029 и, следовательно, наибольшее совпадение орбит имело место в 7415 -7465 гг. до н.э., то есть около 9500 лет назад. Элементы орбит объектов в момент наибольшего совпадения приведены в табл. 2.

Время в годах

Рис. 5. Изменение Б8н критерия между орбитами 2003 ЕН1 и кометы Мачхолца на интервале 28 тысяч лет.

Таблица 2

Элементы орбит кометы 96Р/Мачхолца 1 и астероида 2003ЕН1 на 7415 г. до н.э.

Объект а (a.e.) e q (a.e.) i (град.) m (град.) Q (град.) T

96Р/Мачхолц 1 3.037 0.795 0.622 65.82 13.28 98.56 1.94

2003ЕН1 3.039 0.798 0.615 65.03 15.55 97.78 1.96

Заключение

Таким образом, найденный момент времени можно рассматривать как момент дробления ядра кометы-прародительницы комплекса Квадрантид. Можно также предположить, что комета и астероид являются крупными фрагментами ядра той кометы. В результате, в настоящий момент комплекс включает в себя активную комету 96Р/Мачхолца 1, «астероид» 186256 (2003ЕН1), являющийся угасшим фрагментом ядра прародительской кометы, и метеороидного роя Квадрантид с его восемью метеорными потоками. Имеет смысл продолжить поиск аналогичных угасших фрагментов, образовавшихся в результате дробления прародительской кометы, среди околоземных астероидов.

Поступило 14.11.2014 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Jenniskens P. - Astron.J., 2004, v. 127, p.3018.

2. Williams I.P., Ryabova G.O., Baturin A.D., Chernetsov A.M. - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2004, v. 355, p.1171.

3. Wiegert P., Brown P. - Icarus, 2005, v. 179, p. 139.

4. Kanuchova Z., Neslusan L. - Astron. and Astrophys., 2007, v. 470, p.1123.

5. Babadzhanov P.B., Williams I.P., Kokhirova G.I.- Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2008, v. 386, pp.2271-2277.

6. http: //newton.dm .unipi.it/neodys/neodys.cat.

7. http://neo.jpl.nasa.gov.

8. Kresak L. - Astr. Inst. of Czech., Bull., 1982, v. 33, pp. 104-110.

9. Everhart E. - Celestial Mechanics, 1974, v.10, pp.35-55.

10. Southworth R.B. & Hawkins G.S. - Smith. Contrib. Astrophys., 1963, v.7, pp. 261-285.

П.Б.Бобочонов, Г.И.Кохирова, Ю.В.Обрубов*

ДАР БОРАИ АЛОЦАМАНДИИ АСТЕРОИДИ 2003ЕН1 ВА КОМЕТАИ

96Р/МАЧХОЛТС 1

Институти астрофизикаи Академияи илмхои Цум^урии Тоцикистон, Донишгохи давлатии техникии Москва ба номи Н.Э.Бауман, филиали Калуга

Тахдввули мадорх,ои кометаи 96Р/Мачхолтс 1 ва астероиди назди заминии 2003ЕН1 дар фосилаи 28 хдзор сол тадки; ва критерияи монанди ин мадорх,о дар ин давра муайян карда шу-даанд. Натичах,о нишон медихднд, ки комета ва астероид порах,ои э^тимолии кометаи барчастаи саромади комплекси Квадрантидх,о мебошанд ва ин кометаи саромад 9500 хдзор сол пеш пора шуда буд. Имруз объекти 2003ЕН1 дар хдкикат пораи хомушшудаи он комета мебо-шад. Кометаи Мачхолтс, 2003ЕН1 ва тудаи метеороидии Квадрантидх,о мачмуи объектх,ои во-лидайниро ташкил мекунанд.

Калима^ои калиди: астероид - комета - мадор - тауаввул - тудаи метеороиди - сели метеори.

P.B.Babadzhanov, G.I.Kokhirova, Yu.V.Obrubov*

ON ASSOCIATION OF THE ASTEROID 2003EH1 AND COMET 96P/MACHHOLZ 1

Institute of Astrophysics of the Ac.Sci. of the Republic of Tajikistan, Moscow State Technical University named after N.E.Bauman, Kaluga branch

The differential orbital evolution of comet 96P/Machholz 1 and the near-Earth asteroid (NEA) 2003EH1 under the perturbing action of major planets for the time interval of 28 thousand years was investigated. The values of Southworth and Hawkins Dsh criterion of orbital similarity and its variation over this period were calculated. It was shown that comet and asteroid can be fragments of the same larger comet-progenitor of the Quadrantid complex. A break-up of the parent comet occurred possibly near 9500 years ago. The near-Earth object 2003EH1 is really the dormant fragment of the parent comet's nucleus. A conclusion was made that comet Machholz, Apollo group near-Earth asteroid 186256 (2003EH1) and Quadrantids meteoroid stream form the complex of related objects.

Key words: asteroid -comet - orbit - evolution -meteoroid stream - meteor shower.