Фотографические наблюдения болида потока Таурид

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2009, том 52, №8_________________________________

АСТРОНОМИЯ

УДК 523.532

Академик АН Республики Таджикистан П.Б.Бабаджанов, Г.И.Кохирова, У.Х.Хамроев ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ БОЛИДА ПОТОКА ТАУРИД Введение

Болид TN121107a пролетел над Душанбе в ночь с 11 на 12 ноября 2007 г. в 18h12m мирового времени (UT) по направлению с юго-востока на северо-запад на зенитном расстоянии 32о. Болид был сфотографирован в Гиссарской и высокогорной Санглохской астрономических обсерваториях Института астрофизики АН Республики Таджикистан камерами всего неба, снабженными объективами типа “рыбий глаз” Zeiss Distagon (f/3.5, f=30 мм), имеющими поле зрения 180о. Камеры установлены неподвижно и направлены вертикально вверх. Расстояние между пунктами наблюдений (ГисАО-Санглох) составляет 53.4 км.

Для наблюдений использовалась листовая фотопленка Ilford с чувствительностью 125 ед. ISO в Санглохе и 400 - в ГисАО, размером 9 х 12 см. Диаметр изображения неба на фотопленке равен 8 см; угловое разрешение в ~ 1 минуту дуги достигается по всему полю зрения.

Предел чувствительности таких камер для фотографирования болидов с объективом Цейсс Дистагон составляет около -4 звездной величины.

Для определения момента пролета болида использован негатив, полученный с помощью еще одной гидируемой камеры в Гиссарской обсерватории, монтированной на экваториальной установке Losmandy GM-8.

Вблизи фокальной плоскости камер вращается симметричный двухлопастный обтюратор со скоростью 370 оборотов в минуту. Ширина каждой лопасти составляет 90о. Благодаря обтюратору изображение болида получается через равные интервалы времени в виде прерывистой линии, где каждый штрих или перерыв между двумя штрихами образуются за время 0.04054 сек, что делает возможным определение скорости болида.

На рис.1 приведен снимок болида, полученный в обсерватории Санглох неподвижной болидной камерой с объективом Цейсс Дистагон.

Рис.1. Снимок болида TN121107a на фоне суточных следов звезд, полученный 11/12.11.07 г.; экспозиция (ЦГ): начало -1411001П00;!, конец -0011561П00;\

Атмосферная траектория и гелиоцентрическая орбита

Измерение и астрометрическая редукция фотографических снимков болида произведены по методике, применяемой в Институте астрофизики АН РТ [1-5]. Результаты обработки показывают, что по этой методике астрометрической редукции болидных снимков, сфотографированных с помощью камер, снабженных объективами «рыбий глаз», точность определения небесных координат исследуемого объекта почти одинакова по всему полю зрения камер, и стандартное отклонение одного измеренного положения не превышает одной минуты дуги даже для зенитного расстояния г~90°, что соответствует ~6цш на фотопленке, то есть величине, сопоставимой с ошибками измерений. На рис.2а приведены отклонения йг(0-С) каталожных от вычисленных значений зенитных расстояний опорных звезд в зависимости от зенитных расстояний г 49 опорных звезд, а на рис. 2б - отклонения ^$1т(0-С) каталожных значений азимутов опорных звезд от вычисленных в зависимости от азимута а 49 опорных звезд по снимку из пункта Санглох.

0,15 и 0,1 -

Э 0,05

&

О 0

а

•ё -0,05

-0,1 -

-0,15 -0

0,15 0,1

Э

& 0,05

О

а 0

N

Я -0,05

Л

-0,1 -0,15

0 60 120 180 240 300 360

Азимут (каталожный),град

Рис.2. Результаты определения невязок ёг в зенитном расстоянии (а) и невязок dasinz в азимуте (б) 49 опорных звезд для фотопленки болида ТШ21107а по пункту Санглох.

—I----------------------------------------------------------1-1-1

20 40 60 80

Зенитное расстояние (каталожное),град

Болид пролетел расстояние 38.7 км своей видимой траектории за 1.325 с и погас на высоте 57.8 км (Санглох) над уровнем моря. Начальная регистрируемая высота болида составила 90.6 км на Санглохе и 76.1 км в ГисАО, а конечная высота в ГисАО составила 59.8 км, то есть в Санглохе регистрация болида началась раньше и закончилась позже, чем в ГисАО. Как видно, видимая траектория болида на Санглохе больше, вследствие чего на негативе Санглоха его изображение состоит из 17 перерывов, тогда как на негативе ГисАО - из 9. Это отличие объясняется также и более лучшими астроклиматическими условиями высокогорной обсерватории Санглох. Поэтому для определения скорости и орбиты метеороида, породившего болид, был использован негатив Санглоха. Полученное значение доатмосфер-ной скорости составляет 30.3 км/с и в конце траектории проявилось значительное (заметное) торможение.

До своего вторжения в земную атмосферу метеороид обращался вокруг Солнца по высокоэксцентрической орбите с малым наклоном, близкой по своим элементам к орбите кометы 2Р/Энке.

Согласно критерию Ds-H<0.2 Саутворта и Хокинса [6], являющегося мерой сходства двух орбит, исследуемый болид принадлежит к хорошо известному метеорному потоку Южные Тауриды, период активности которого приходится на конец октября - первую половину ноября и который, как известно, связан с кометой 2Р/Энке.

Основные параметры, характеризующие траекторию болида в земной атмосфере, приведены в табл.1, где последовательно даны:

номер болида, дата, момент пролета по мировому времени (определяется по комбинации снимков подвижной и неподвижной болидных камер в пункте ГисАО);

L0 - долгота Солнца, соответствующая моменту пролета болида;

ув и уе - скорости в начале и конце видимой траектории;

кв и Ье - высоты начала и конца видимой траектории над уровнем моря;

Хв, фв и ХЕ,фЕ - географические долготы и широты вертикальной проекции начальной и конечной точек траектории болида на поверхность геоида.

Стандартные отклонения, приведенные для начальной и конечной точек, являются показателем геометрической точности вычисления высот, долгот и широт;

I - общая длина видимой траектории;

^ - общая длительность болида;

Мр - максимальная абсолютная звездная величина болида; т- начальная фотометрическая масса метеороида; тЕ - конечная масса метеороида;

РЕ - эмпирический критерий конечных высот болидов.

В табл. 2 приведены результаты определения координат радианта и гелиоцентрической орбиты болида вместе с их стандартными отклонениями. Здесь:

ак, ¿к - прямое восхождение и склонение видимого радианта болида на момент наблюдения;

- зенитное расстояние видимого радианта;

Qp - угол сближения;

- внеатмосферная скорость;

а§, ёё - прямое восхождение и склонение геоцентрического радианта (т.е. видимый радиант, исправленный за зенитное притяжение и вращение Земли) болида на момент наблюдения;

- геоцентрическая скорость;

- гелиоцентрическая скорость;

а, е, ц, Q , т, О, г, п - элементы орбиты в равноденствии 2000.0.

В последней строке указана принадлежность болида к известным метеорным потокам.

Таблица 1 Таблица 2

Номер болида TN121107

aoR 60.4±0.06

S°R 16.7±0.06

cos zR 0.845

Q°p 64.15

a°g 60.50±0.11

t°g 15.95±0.07

vOT (км с"1) 30.34±0.09

Vg (км с"1) 28.06±0.10

Vh (км с"1) 37.04±0.07

а (а.е.) 2.11±0.02

e 0.082±0.002

q (а.е.) 0.362±0.001

Q (а.е.) 3.858±0.055

ш° 113.50±0.22

o 49.87±0.00

i° 5.30±0.08

Метеорный поток Южный Таурид

Номер болида TN121107

Дата и год 12 ноября 2007

Время (ИТ) 18ч.12м.0 с.±20 с

° Ъ 229.98

(км с-1) 30.34±0.09

Ив (км) 90.64±0.01

А 69.3057±0.0001

в ° 38.3994±0.0001

vE (км с-1) 23.73±1.17

Ие (км) 57.75±0.01

А°е 69.3057±0.0001

ф в ° 38.5079±0.0001

l (км) 38.7

t (с) 1.29

MP -6.22

mx (кг) 0.080

Ше (кг) 0

PE -4.90

Тип II

Фотометрическая редукция

Фотографии, полученные с помощью объектива «рыбий глаз» Цейс Дистагон, могут быть использованы для фотометрии болидов. Метод фотометрической редукции, разработанный Сер1ееЬа [7], основан на том, что зависимость диаметров изображений звезд от их

яркости достаточно хорошо определена для звезд с зенитными расстояниями в интервале 0<г<70°. В этом интервале точность фотометрической редукции может принимать значения от ±0.1 до ±0.2 звездных величин. Следовательно, для фотометрической редукции болидных снимков можно использовать измеренные диаметры изображений звезд.

Для построения характеристической кривой использовались 13 звезд сравнения, находящихся вблизи изображения болида. Используя характеристическую кривую и измеренные ширины отдельных точек болида, определяются видимые звездные величины Ур этих точек. Затем полученные значения Ур должны быть преобразованы в абсолютные звездные величины болида Мр, приведенные к стандартному расстоянию 100 км, с учетом поправок за зенитное расстояние 2 и за различие скоростей перемещения изображения звезды и болида по фотослою поправки за расстояние г, отличающегося от 100 км, и поправки за влияние вращающегося обтюратора.

Фотометрическая редукция болида ТШ21107а была выполнена по негативу Санглоха. Наблюдаемая кривая блеска болида представлена на рис. 3 и показывает особенности свечения болида. А именно, отсутствие значительных вспышек яркости вдоль его видимой траектории; начиная с высоты появления (Нь=90.6 км) интенсивность свечения постепенно нарастала, на высоте 63.7 км достигла своего максимума и постепенно уменьшилась в конце видимой траектории.

Я

X

п

-

49

X

н

2

ч

о

о

ю

<

Высота,км

Рис.3. Наблюдаемая кривая блеска болида ТК121107а по негативу Санглоха.

Масса и плотность метеороида

Фотометрическая масса т метеороида, породившего болид, определялась исходя из уравнения свечения по формуле

1 I

т- 2 I*—-dt,

tV

где I - интенсивность свечения болида на данный момент времени, связанная с абсолютной звездной величиной Мр соотношением lg 1=9.72-0.4МР; х - коэффициент свечения, зависящий от скорости V, [8]; t и te - соответственно текущий и конечный момент времени. Значение начальной массы метеороида составило Шоо=80 г.

Объемная плотность метеороида д определяется типом болида. Тип болида зависит от значения РЕ -критерия, являющегося эмпирическим критерием конечных высот болидов [9, 10] и зависящим от плотности атмосферы на высоте конца hE видимой траектории болида. Для болида ТШ21107а РЕ =-4.90, это означает, что, согласно классификации Ceplecha & McCrosky [10] и Ceplecha [11], данный болид относится ко II типу и порожден метеороидом с плотностью д = 2.1 г/см , по составу близким к углистым хондритам С1.

Плотность метеороида, определенная из уравнения теплопроводности, называется истинной или минералогической плотностью метеороидного вещества. Минералогическая плотность метеороида отличается от его объемной плотности из-за наличия пустот, летучих включений, пористой структуры. Используя методику определения минералогической плотности [12], для болида ТШ21107а нами получено значение дт =5.5 г/см . Данное относительно высокое значение минералогической плотности объясняется тем, что, вероятно, материал этого кометного метеороида содержит значительное количество твердых включений, относящихся к углистым хондритам типа CI и СМ и соответствующих метеоритному составу CI и СМ. Ранее существование таких ингредиентов в материале метеороидов Леонид было отмечено Borovicka [13], а также для метеороидов Персеид [12]. Исследование пылевых частиц кометы 81P/Wild-2, собранных с помощью космической миссии Stardust, подтверждает этот факт. В образцах пылевых частиц обнаружены кристаллические фрагменты минералов, содержащихся в материале метеоритов астероидного происхождения. Эти плотные фрагменты идентичны по составу с углистыми хондритами CI и СМ и действительно могут быть обнаружены в кометных метеороидах [14-16].

Как и следовало ожидать, объемная плотность метеороида значительно меньше, чем минералогическая плотность, и это различие может быть объяснено пористостью метеороида.

В самом деле, объемная плотность д связана с минералогической дт следующим соотношением:

S = Sm

где p есть пористость. В результате оценки пористости метеороида, породившего болид TN121107a, нами получено значение р=64%. Согласно теоретическим изысканиям ReVelle [17], пористость метеороидов заключена в пределах от 0 до 91%. Результаты лабораторных измерений минералогической и объемной плотности не разрушенных под влиянием атмосферных воздействий образцов углистых и обыкновенных хондритов показывают, что они имеют значительную пористость - в пределах от 0 до 29%, а пористость межпланетных пылевых частиц достигает 90% [18]. В нашем случае высокая пористость вещества метеороида, по-видимому, является следствием того, что, так как перигелий Южных Таурид расположен близко к Солнцу (q=0.4 а.е.), то за время большого количества оборотов вокруг Солнца произошло выхолащивание частиц субстанции из матрицы метеороида.

Заключение

В результате астрометрической и фотометрической редукции базисных фотографий болида TN121107a получены данные об атмосферной траектории, координатах радианта, орбите в межпланетном пространстве, кривой блеска, фотометрической массе и минералогической плотности метеороида, породившего болид, который оказался принадлежащим метеорному потоку Южные Тауриды. Полученная оценка пористости метеороида находится в соответствии с результатами лабораторных измерений пористости углистых хондритов и межпланетных пылевых частиц и свидетельствует о пористой структуре родительского тела метеороидов Южные Тауриды - кометы 2Р/Энке.

Данная работа выполнена при поддержке Международного научно-технического центра (МНТЦ) по гранту Т-1629.

Институт астрофизики Поступило 14.07.2009 г.

АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Ceplecha Z. - Bull. Astron. Inst.Czechosl., 1987, v. 38, pp.222-234.

2. Spurny P. - In: Interplanetary Matter (ed. Z.Ceplecha, P.Pecina), Publ. Astr. Inst. Czech. Acad. Sci., 1987, v.67, p.225.

3. Borovicka J. - Publ. Astron. Inst.Czech. Acad. Sci., 1992, No. 79, (PAICz Homepage). B. P.19.

4. Borovicka J., Spumy P. and Keclikova J. - Astron.& Astrophys. Suppl. Ser., 1995, v.112, pp. 173-178.

5. Babadzhanov P.B., Kokhirova G.I., Borovicka J., Spurny P. - Solar System Research, 2009, v. 43, № 4, pp.353-363.

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

7. Ceplecha Z. - Bull. Astron. Inst.Czechosl., 1987, v. 38, № 4, pp. 222-234.

8. Ceplecha Z. - Bull. Astron. Inst.Czechosl., 1975, v. 26, №4, pp. 242-248.

9. Ceplecha Z. - Bull. Astron. Inst.Czechosl., 1988, v. 39, № 4, pp.221-236.

10. Ceplecha Z. & McCrosky R.E. J. - J. Geophys. Res., 1976, v.81, №35, pp. 6257-6275.

11. Ceplecha Z. - Bull. Astron. Inst.Czechosl., 1977, v. 28, № 6, pp. 328-340.

12. Babadzhanov P.B., Kokhirova G.I. - Astronomy & Astrophysics, 2009, №495, pp. 353-358.

13. Borovicka J. - In: Asteroids, Comets, Meteors 2005, ed. D.Lazzaro, S. Ferraz-Mello & J.A. Fernandez, Proc. IAU Symp., 2006, №229, pp. 249-271.

14. Flynn G.J., Bleuet P., Borg J. et al. - Science, 2006, №314, pp.1731-1735.

15. Zolensky M.E. - LPI Contribution, 2008, № 1405, p. 8155.

16. Zolensky M.E., Zega T.J., Yano H., et al. - Science, 2006, №314, pp. 1735-1739.

17. ReVelle D.O. - In: B.Warmbein (ed.), Proc. Meteoroids 2001 Conf., ESA-SP 495, p.513.

18. Flynn G.J., Moore L.B., Klock W. - Icarus, 1999, №142, pp.97-105.

П.Б.Бобочонов, Г.И.Кохирова, У.Х,.Х,амроев МУШОХИДАИ ФОТОГРАФИИ БОЛИДИ СЕЛИ ТАУРИД

Дар натичаи коркарди астрометри ва фотометрии расмх,ои базисии болиди TN121107a траекторияи атмосферй, координат^ои радиант, мадор дар фазои байнисайеравй, хати качи тобиш, массаи фотометри ва зичии минералогии метеороид болид тавлид карда, муайян карда шудаанд. Болид ба сели метеории Тауриди Чднубй таалук; дорад. Инчунин масоматии метеороид муайян карда шудааст, ки дар бораи ма-соматии кометаи 2Р/Энке шах,одат медихдд.

P.B.Babadzhanov, G.I.Kokhirova, U.Kh.Khamroev PHOTOGRAPHIC OBSERVATIONS OF THE TAURID FIREBALL

As a result of astrometric and photometric reduction of the corresponding photographs of the fireball TN121107a the data on atmospheric trajectory, coordinates of radiant, orbit in interplanetary space, light curve, photometric mass and mineralogical density of meteoroid produced fireball were obtained, which it turned out belonged to the meteor shower South Taurids. The obtained value of meteoroid porosity is in accordance with results of laboratory measurements of porosity of carbonaceous chondrites and interplanetary dust particles, and confirms the porosity structure of the comet 2P/Encke - parent body of South Taurids meteoroids.