Астероид Апофис и связанные с ним болиды

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2012, том 55, №7_

АСТРОНОМИЯ

УДК 523.532

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

АСТЕРОИД АПОФИС И СВЯЗАННЫЕ С НИМ БОЛИДЫ

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

Исследована эволюция орбиты АСЗ Апофис на интервале времени 12000 лет и вычислены геоцентрические координаты радиантов и скорости, а также определены даты активности теоретически родственных с ним метеорных потоков. В результате поиска по болидным наблюдениям для северной и южной ветвей ночного потока найдено по два болида с параметрами, близкими с предсказанными, возможно являющимися фрагментами астероида Апофис.

Ключевые слова: орбита - эволюция - астероид - метеорный поток - болид.

Астероид, сближающийся с Землей (АСЗ), 2004М№ был открыт 19 июня 2004 г. в обсерватории Китт Пик (США) [1]. В декабре 2004 г. были выполнены предварительные расчёты эволюции его орбиты и впервые предсказана возможность столкновения этого астероида с Землёй в 2029 г. В июле 2005 г. астероиду было присвоено имя Апофис (99942) в честь египетского бога зла и уничтожения, проживавшего в вечной темноте.

Дополнительные наблюдения и более точные вычисления выявили шанс столкновения в 2036 г. Поэтому АСЗ Апофис (99942) был классифицирован как потенциально опасный для Земли. Размер Апофиса составляет примерно 270 м и соударение со скоростью 12.59 км с"1 с Землёй [2], которое в принципе может произойти, вызвало бы катастрофу. По различным оценкам энергия, выделяющаяся при таком столкновении, будет эквивалентна 500-800 Мт в тротиловом эквиваленте. Последствия такой катастрофы могут быть губительны для жизни на Земле. Кроме того, трудно точно оценить влияние такого очень тесного сближения на изменение орбиты астероида.

Астероид Апофис, с периодом обращения вокруг Солнца менее года, является часто наблюдаемым объектом. Известно более 1525 наблюдений, включая радиолокационные и спектральные, выполненные с 2004 по 2012 гг. Новые особо точные астрометрические данные могут быть использованы для улучшения орбиты и, следовательно, для уточнения данных таблицы риска столкновений (табл. 3). Согласно элементам орбиты (большая полуось а<1 а.е., афелийное расстояние Q>1 a.e.), Апофис относится к астероидам группы Атона [см., например, 3-6]. Однако, в результате возможного тесного сближения с Землей на расстояние 37±1 тыс. км 13 апреля 2029 г. астероид перейдет из группы Атона в группу Аполлона (а>1 a.e., перигелийное расстояние q<1 a.e.) [7].

Элементы орбиты Апофиса на эпоху 30 сентября 2012 г. приведены в табл. 1 [2] и его некоторые физические характеристики - в табл. 2.

Адрес для корреспонденции: Кохирова Гулчехра Исроиловна. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Бухоро, 22, Институт астрофизики АН РТ. E-mail: kokhirova2004@mail.ru

В табл. 1 даны следующие орбитальные данные: а, е - эксцентриситет, д, / - наклон, и - долгота восходящего узла, ш - аргумент перигелия, п - долгота перигелия, М- средняя аномалия.

Табл. 2 содержит следующие данные: Н - абсолютная звездная величина, р - геометрическое альбедо и ё - диаметр объекта, найденные Делбо и др. [8], амплитуда кривой блеска и период вращения [9], т - масса астероида, вычисленная в предположении, что плотность вещества астероида составляет 2.7 г см-3 [2].

Таблица 1

Элементы орбиты (равноденствие 2000.0) АСЗ Апофис

а

0.922 0.191 0.746 1.099 3.331 204.427 126.419 330.846 12.690

Таблица 2

Основные физические характеристики АСЗ Апофис

Н

19.70 1.00 0.33 0.270 2.7 1010 323.589 30.538 1.113

Согласно результатам вычисления влияния планетных возмущений на орбиту Апофиса, за период с 1950 по 2100 гг. может произойти примерно 23 тесных сближения астероида с Землей [10]. В табл. 3 приведены только те из них, при которых минимальное расстояние между АСЗ и Землей составляет менее 0.1 а.е. Наиболее тесное сближение в 2029 г., когда расстояние составит всего лишь 37-38 тыс.км, выделено жирным шрифтом.

Таблица 3

Тесные сближения АСЗ Апофиса с Землей с 1950 до 2100 гг.

N Дата Номинальное расстояние (а.е.) Вероятность тесного сближения

1 1957/04/01.12 0.0754362 1

2 1972/12/24.49 0.0792207 1

3 1980/12/18.08 0.0721380 1

4 1990/04/14.86 0.0329359 1

5 1998/04/14.82 0.0243859 1

6 2029/04/13.91 0.0002551 1

7 2051/04/10.24 0.0514488 0.2

8 2059/09/15.17 0.0341333 0.2

9 2081/09/16.73 0.0598443 0.3

10 2095/04/14.19 0.0139268 0.1

Таким образом, исследование эволюции орбиты Апофиса показало возможность многочисленных очень тесных сближений этого астероида с Землей. С другой стороны, возраст этого объекта достаточно велик для того, чтобы он в прошлом мог сталкиваться с другими околоземными объектами. В результате таких столкновений с его поверхности могли быть выбиты фрагменты самых разных размеров. Поэтому имеет смысл провести поиск метеоров и болидов, которые возможно были

порождены этими фрагментами. Другими словами, есть смысл провести поиск зарегистрированных метеорных явлений, возможно связанных с Апофисом.

Исследование эволюции орбиты Апофиса и поиск родственных болидов

Следуя методике установления взаимосвязи АСЗ с болидами и метеорными потоками, порождаемыми метеороидными роями [11-13], методом Эверхарта [14] были вычислены оскулирующие элементы орбиты астероида на интервале времени 12000 лет в прошлое. Этот интервал охватывает один цикл изменения аргумента перигелия. Зависимости гелиоцентрических расстояний восходящего - Яа и нисходящего - Ял узлов орбиты от аргумента перигелия ш и времени Т приведены на рис. 1 и 2, соответственно. Результаты исследования эволюции показывают, что за один цикл изменения аргумента перигелия Яа и Ялпринимают значения, примерно равные 1 а.е. при четырёх значения ш. Следовательно, за этот период четыре раза выполняется условие пересечения орбит астероида и Земли. Если Апофис имеет родственный метеороидный рой, то он может порождать два ночных (А и В) и два дневных (С и D) метеорных или болидных потока, которые будут разделены на северные (А и С) и южные (В и D) ветви. Эти четыре потока могут наблюдаться на Земле при долготах Солнца (или в даты), соответствующих долготам узлов орбиты.

На основе элементов орбиты АСЗ, соответствующих четырём моментам пересечения с орбитой Земли, нами были вычислены четыре теоретические геоцентрические координаты радиантов и геоцентрические скорости возможных родственных метеорных потоков. Определены долготы Солнца и соответствующие им теоретические даты активности данных потоков. По этим теоретическим радиантам во всех опубликованных каталогах был выполнен автоматизированный поиск наблюдаемых потоков, индивидуальных метеоров и болидов, имеющих близкие радианты. Результаты поиска представлены в табл. 4, где теоретические потоки обозначены латинскими буквами А, В, С, Б и выделены жирным шрифтом; N - ночной поток, D - дневной поток.

1.2 т-

0.7 -I-1-1-1-1-1-1-1-

О 50 100 150 200 250 300 350 400 Аргумент перигелия

Рис.1. Вековые изменения гелиоцентрических расстояний восходящего Яа и нисходящего Я^ (пунктир) узлов

орбиты Апофиса в зависимости от аргумента перигелия.

1.2

0.7 Н-1-1-1-1-1-г1

-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000

Время

Рис.2. Вековые изменения гелиоцентрических расстояний восходящего Яа и нисходящего Яа (пунктир) узлов

орбиты Апофиса в зависимости от времени.

Таблица 4

Теоретические

Болид д (а.е.) е 1° т° L°0 Дата а° д° К Тип Каталог

Т «А» 0.760 0.172 6.7 21.6 309.7 21.6 Апр12 230.7 15.7 6.0 N

О 2215 0.740 0.200 9.0 16.7 306.0 16.7 Апр07 226.6 18.8 13.2 0.06 N MODC

О 14806 0.695 0.211 6.0 17.0 318.7 17.0 Апр07 229.6 9.8 12.5 0.08 N MODС

T «В» 0.746 0.191 3.3 205.2 125.6 25.2 Апр17 215.2 -31.0 5.9 N

О 690407 0.809 0.130 1.7 197.8 134.4 17.8 Апр08 212.7 -27.4 3.1 0.09 N PN

О 255 0.808 0.128 1.7 197.9 134.4 17.9 Апр08 216.7 -30.2 11.6 0.09 N MODC

Т «С» 0.719 0.201 3.3 283.5 47.4 283.5 Янв03 259.8 -5.7 5.4 Б

О Метеоры не наблюдались

Т «Б» 0.722 0.192 7.1 107.4 223.4 287.4 Янв07 252.0 -58.6 5.9 Б

О Метеоры не наблюдались

Как видно из табл. 4, для северной и южной ветвей ночного потока найдено по два болида по наблюдениям Прерийной сети в США (Р^ [15] и по данным Международного центра метеорных орбит (MODC). Удовлетворительное соответствие теоретических и наблюдаемых параметров подтверждают значения 05_н - критерия Саутворта и Хокинса [16], являющегося мерой сходства двух орбит. Считается, что генетическая связь возможна, если В 5_д<0.20. В данном случае мера сходства теоретически предсказанных орбит потоков и наблюдённых орбит болидов не превосходит 0.10. Близость координат радиантов, скоростей и дат активности также свидетельствует в пользу возможной взаимосвязи.

В результате проведённого поиска не удалось отождествить теоретические радианты ни с одним наблюдаемым потоком. Это может быть связано с малыми геоцентрическими скоростями метео-роидов, из-за которых значительно снижается эффективность свечения и ионизации, а следовательно,

и замечаемость метеоров. По этой причине могут быть зарегистрированы метеорные явления, порождаемые относительно массивными фрагментами, которых в метеороидном рое не может быть много. Отсутствие дневных болидов, которые могут быть зафиксированы только с помощью радиолокационных наблюдений, возможно, также говорит о селективности этих наблюдений. Кроме того, активность всех предсказанных четырёх потоков возможна только тогда, когда дисперсия аргументов перигелия орбит метеороидов роя охватывает все значения, при которых происходят пересечения с орбитой Земли. Для образования такой дисперсии, по нашим оценкам, требуется интервал времени 20-40 тыс. лет, то есть возраст роя должен быть достаточно большим.

Заключение

Исследование эволюции орбиты показало, что длительность кризисных ситуаций, когда орбита Апофиса находится вблизи пересечения с орбитой Земли, составляет порядка 150 лет (табл. 3, рис.2) для каждого из узлов. При этом астероид проходит через все четыре узла орбиты в течение S000 лет. Поэтому, если столкновения астероида Апофис с Землёй не произойдет в течение ближайших 90 лет, то следующую серию таких событий нужно ожидать примерно через 2000 лет.

Найденные нами болиды, возможно связанные с астероидом Апофис, позволяют предположить, что в прошлом имело место, по крайне мере, одно столкновение этого астероида с другим объектом, приведшее к выбросу фрагментов с поверхности Апофиса. Поэтому рекомендуется проводить метеорные и болидные наблюдения в предсказанные даты активности потоков ±7 суток для регистрации метеорных явлений, возможно порождаемых осколками АСЗ Апофис.

Поступило 20.07.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Chesley S.R. - Asteroids, Comets, Meteors: Proc. of the IAU Symp. 229, 2005, Cambridge Univ. Press, 2006, p. 2i5-22S.

2. http://neo.jpl.nasa.gov/jpli44

3. Binzel R.P. et al. - DPS, 2007, 39, i3.04.

4. Giorgini J.D. et al. - Icarus, 2007, i93, p. i-i9.

5. Rubincam D P. - Icarus, 2007, i92, p. 460-46S.

6. Sokolov L.L. et al. - Solar System Researches, 200S, 42, p. iS-27.

7. Minor Planet Circ., 2005, 54567.

S. Delbo M., Cellino J., Tedesco R. - Icarus, 2007, iSS, p. 266-269.

9. Behrend R. - Courbes des lumiere, Observatoire de Geneve website.

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

11. Babadzhanov P.B. - Astron.& Astrophys, 200i, 373, pр. 329- 335.

12. Babadzhanov P.B. - Astron. & Astrophys., 2003, 397, p. 3i9-325.

13. Babadzhanov P.B., Obrubov Yu.V. - Cel. Mech. and Dyn. Astron.,i992, 54, No. i-3, pр. iii-i27.

14. Everhart E. - Celestial Mechanics, i974, i0, pр.35-55.

15. Мак-Кроски Р.Е., Шао СИ. Позен A. - Метеоритика,1978, 37, ^44-6S.

16. Southworth R.B. & Hawkins G.S. - Smith. Contrib. Astrophys., i963, v.7, pp. 26i-2S5.

П.Б.Бобочонов, Г.И. Ко\ирова, Ю.В.Обрубов*

АСТЕРОИДИ АПОФИС ВА БОЛИД^ОИ ОН

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

Тахдввули мадори астероиди назди заминии Апофис ба мухлати 12 хдзор сол тадкик карда шуд, ва координатх,ои геосентрии радиантх,о ва суръатх,о, инчунин вактх,ои фаъоли селх,ои метеори, ки бо ин объект бо таври назариявй алокаманданд, муайян карда шудаанд. Дар натичаи кофтуков дар байни мушох,идах,ои болидх,о барои шохахои шимоли ва чануби сели шабона дутои болид бо параметрх,ои бо хам наздик ефта шудаанд, ки эхтимол кисмхои асте-роиди Апофис мебошанд.

Калима^ои калиди: мадор - тауаввул - астероид - сели метеори - болид.

P.B.Babadzhanov, G.I.Kokhirova, Yu.V.Obrubov* ASTEROID APOPHIS AND FIREBALLS ASSOCIATED WITH IT

Institute of Astrophysics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, *Moscow State Technical University named after N.E. Bauman, Kaluga branch

The orbital evolution of the NEA Apophis for the time interval of 12 thousand years was investigated and the geocentric coordinates of radiants and velocities of theoretically related meteor showers were calculated, as well the dates of their activity were determined. As a result of a search among the fireball observations, on two fireballs for northern and southern branches of the nighttime shower were found. These fireballs, having the parameters close to predicted ones, probably, were produced by the fragments of the asteroid Apophis.

Key words: orbit - evolution - asteroid - meteor shower - fireball.