Астероидно-метеороидный комплекс писцид

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________2007, том 50, №2____________

АСТРОНОМИЯ

УДК 523.532

Академик АН Республики Таджикистан П.Б.Бабаджанов,

*

И.П.Вильямс , Г.И.Кохирова АСТЕРОИДНО-МЕТЕОРОИДНЫЙ КОМПЛЕКС ПИСЦИД

Гипотеза о том, что некоторые астероиды на самом деле являются потухшими либо «спящими» кометами, является в настоящее время общепринятой и значительные научные усилия направлены на то, чтобы найти способ отличить такие потухшие кометные ядра от реальных астероидов, образованных в поясе астероидов и являющихся каменными или железными телами. Верным способом для этого было бы определение объемной плотности объекта, но для изолированного тела это трудная задача, так как определение его массы почти невозможно.

Другим признаком кометной природы объекта является его крайне низкое альбедо и орбита с большим эксцентриситетом или наклоном, но гравитационные возмущения значительно изменяют первоначальную орбиту объекта.

Важным методом определения кометной природы объекта является выявление существования возможного его родственного метеороидного роя. Астероиды также могут образовать короткоживущие рои в результате взаимных столкновений, но для образования хорошо организованного долгоживущего роя необходим выброс большого объема метеорных частиц в течение долгого периода, что обеспечивается нормальным процессом газовыделения из ко-метных ядер [1].

Существование родственного метеороидного роя является верным признаком кометной природы исследуемого объекта. В недавно опубликованной работе [2] было показано, что околоземной объект 2000PG3 связан с метеороидным роем, порождающим ночные Северные и Южные ¿-Писциды и дневные у-Ариетиды и а-Писциды метеорные потоки. Кроме того, у него довольно низкое альбедо, как у кометных ядер, и он двигается по кометоподобной орбите. На основании всего вышеизложенного был сделан вывод о том, что объект 2000PG3 имеет кометное происхождение [2].

В установлении взаимной схожести двух орбит важным средством является Ds-H-критерий Саутворта-Хокинса [3], величина которого определяет расстояние между орбитами двух тел в фазовом пространстве элементов e, q, i, Q и

ds-h 2 = (e2 - e)2+(q - q)2 +(2 sin 1jly~ )2+sin isin h(2 sin °2 2 Ql )2 +

2

+ íei + g2 423Ín

2 2

где е - эксцентриситет, q - перигелийное расстояние, / -наклон, О - долгота восходящего узла, а - аргумент перигелия. Когда Б3-н достаточно мал, то предполагается, что эти два тела, вероятно, генетически связаны и имеют общее происхождение.

Одним из недостатков использования этой формулы для сравниваемых орбит при больших интервалах времени является то, что угловые элементы О и а изменяются со временем значительно, так что Бз-н становится большим из-за этих изменений. Стил и др. [4] предложили упрощенный Б-критерий, который преодолевает этот недостаток, а именно

В2 = -^)2 +

По опыту выделения метеорных потоков для схожести двух орбит мы приняли значение Б<0.30.

1. Поиск астероидов, похожих на 2 000 РОЭ

Если комета стала потухшей после дробления первоначального кометного ядра, то резонно искать другие небольшие околоземные объекты, связанные с данным комплексом.

Применение Б-критерия (2) к околоземным объектам, открытым до 1.01.2005 г., показывает, что астероид 2000р03 в пределах 60°<п<120°, где п=О+а, может быть родственным с тремя другими околоземными астероидами, а именно, с 19970Ь3, 20020М2 и 20021С9. Вычисленные значения Б-критерия для различных комбинаций исследуемых объектов приведены в таблице 1. Из этой таблицы видно, что величина Б-критерия для любой пары из этих астероидов заключена в пределах от 0.09 до 0.30, указывающих на то, что все они находятся на очень схожих орбитах.

Таблица1

Величины редуцированного Б-критерия

Астероид 1997GL3 2000PG3 2002GM2 2002JC9

1997GL3 0.00 0.26 0.09 0.17

2000PG3 0.26 0.00 0.30 0.13

2002GM2 0.09 0.30 0.00 0.18

2002JC9 0.17 0.13 0.18 0.00

Современные элементы орбит этих астероидов даны в табл. 2 (равноденствие 2000.0). Здесь также приведено значение абсолютной звездной величины H и эффективный диаметр d, вычисленный по формуле [5]:

log d = 3.12 - 0.2H - 0.5log p.

Таблица 2

Элементы орбит четырех околоземных астероидов

Астероид а, а.е. е а.е. і0 О0 ю° 0 п Н а, км Яа, а.е. Яа, а.е.

19970Ь3 2.278 0.784 0.493 6.7 196.6 260.2 96.8 19.74 0.56 1.00 0.78

2000Р03 2.827 0.858 0.419 20.5 326.8 138.5 105.3 15.74 7.56* 2.09 0.44

20020М2 2.202 0.807 0.425 3.4 343.5 80.0 63.5 18.51 1.00 0.67 0.88

2002ІС9 2.256 0.829 0.386 13.7 77.4 21.1 98.5 19.10 0.76 0.44 3.55

Астероиды кометного происхождения являются темными, имеют довольно низкое альбедо в пределах от 0.02 до 0.12 [6]. Значения ё в таблице 2 вычислены в предположении, что альбедо р=0.07, кроме 2000Р03, для которого значение диаметра приведено по средним радиометрическим данным [7]. Яа и Ял являются соответственно радиус-векторами восходящего и нисходящего узлов в настоящее время.

Радиусы-векторы узлов всех околоземных объектов, кроме 19970Ь3, превышают 0.44

а. е. и поэтому для них невозможно выявить родственные метеорные потоки простым сравнением их элементов орбит. Орбита родительского тела во время ее пересечения орбиты Земли может быть определена путем изучения ее эволюции под действием гравитационных возмущений больших планет. Для этих объектов возможно искать родственные метеорные потоки только по методике, описанной в [8-11], учитывающей обстоятельства образования метеороидных роев и возмущающее действие больших планет.

Скорости выброса метеороидов из их родительских тел и давление света (для мелких частиц) обуславливают начальную дисперсию в элементах орбит выброшенных метеороидов. Из-за дисперсии больших полуосей орбит метеороидов, выброшенных из родительского тела, одни из них все больше отстают от родительского тела, а другие, опережая его, растянутся вдоль всей орбиты родительского тела и образуют замкнутую петлю за сравнительно короткое время [12-14].

Из-за различий в возмущающем действии планет на метеороиды, имеющие различные большие полуоси и эксцентриситеты, темп изменения угловых элементов их орбит будет разным, и метеороидный рой будет содержать метеороиды всевозможных /, О и а. В результате орбиты различных метеороидов роя будут находиться в разных эволюционных стадиях, определяемых их аргументами перигелиев, т.е. метеороиды роя займут все эволюционные трассы своего родительского тела. Этот процесс существенно увеличит размеры метеороид-ного роя и, прежде всего, его толщину (ширина роя определяется величиной дисперсии больших полуосей орбит метеороидов).

Как было показано ранее [8, 11], количество метеорных потоков, порождаемых метео-роидным роем, соответствует землепересекающему классу орбиты родительского тела. Например, если под возмущающим действием больших планет за период одного цикла изменений аргумента перигелия родительское тело четырежды пересечет орбиту Земли, то метеороиды роя, отделившиеся от своего родительского тела, имея всевозможные аргументы перигелия, могут породить четыре метеорных потока: два при доперигелийном и два при после-перигелийном пересечении с Землей. При доперигелийном пересечении порождаются два ночных потока, а при послеперигелийном - два дневных потока. Эти две пары потоков обусловлены прохождением Земли через один и тот же рой и каждая пара состоит из северной и южной ветви.

Земную орбиту могут пересечь только те метеороиды роя, узел орбиты которых будет находиться на расстоянии ~ 1 а. е., т.е. выполняется условие

Из условия (3) следует, что для заданных а и е орбита Земли может быть пересечена при четырех значениях а.

Для того, чтобы найти метеорные потоки, связанные с четырьмя астероидами 19970Ь3, 2000Р03, 20020М2 и 20021С9, мы вычислили вековые изменения элементов орбит этих астероидов по методу интегрирования Альфана-Горячева [15] с учетом гравитационных возмущений шести планет (Меркурий-Сатурн).

На рис.1 приведены вековые изменения Яа и Ял каждого из четырех астероидов в зависимости от аргумента перигелия а за период одного цикла изменений а. Из этого рисунка видно, что каждый из этих околоземных объектов пересекает Землю четыре раза. Все эти пересечения для всех четырех астероидов происходят при значениях ю в интервалах 68°-76°, 103°-111°, 246°-260° и 278°-293°. Поэтому теоретически возможно, что любой из метеороид-ных роев, связанный с этими астероидами, мог породить четыре метеорных потока. Теоретические геоцентрические радианты (прямые восхождения а и склонения 3) и геоцентрические скорости Уё (км/с), долготы Солнца Ь0 и соответствующие даты активности возможных метеорных потоков, связанных с каждым из этих четырех астероидов, даны в таблице 3 (равноденствие 2000.0).

1 ± е с°$

а(1 — е ) —1

или с°ъю « ±[—------------ ----] .

е

50 100 150 200 250 300 350

й)°

Рис.1. Вековые изменения радиусов-векторов восходящего Ra и нисходящего R узлов астероидов 1997GL3 (точки), 2000PG3 (крестики), 2002GM2 (кружочки) и 2002JC9 (треугольники) в зависимости от аргумента перигелия.

2. Поиск метеорных потоков, свя з анных с четырьмя астероидами

Мы провели поиск предсказанных потоков в опубликованных каталогах наблюдаемых метеорных потоков и болидов. При этом было принято, чтобы предсказанный радиант отличался от наблюдаемого не более чем на ± 10о по прямому восхождению и склонению, различие в геоцентрической скорости было dVg<± 5 км/с, а период активности в пределах ± 15 суток. Мы вычислили также Dsh критерий Саутворта и Хокинса [4], который является мерой схожести двух орбит, при условии Ds-h<0.3. В табл. 3 приведены радианты и скорости наблюдаемых потоков, соответствующие предсказанным (равноденствие 2000.0). Величины Ds-h, приведенные в этой таблице, показывают удовлетворительное согласие между предсказанными и наблюдаемыми потоками. Из таблицы видно, что все 4 предсказанных потока, связанных с каждым из околоземных астероидов, отождествлены с наблюдаемыми потоками. Характерно, что два из них отождествлены с действующими ночными болидными потоками Сентябрьских Северных и Южных ¿-Писцид вместе с индивидуальными болидами из трех

Таблица 3.

Теоретически предсказанные и соответствующие реально наблюдаемые геоцентрические радианты и скорости метеорных потоков,

связанных с астероидами 19970Ь3, 2000Р03, 20020М2 и 2002.ГС9

Метеорный поток, связанный с ОЗО Предсказанные радианты и скорости Наблюдаемые радианты Тип Бз-н Источ- ник

Дата а 5 Vg Название потока, или № ассоц., болида Дата а 5 Vg

19970Ь3-Л 178.1 21.ІХ 359.6 8.2 24.4 Асс.508 175.0 18.ІХ 359.7 11.0 26.3 N 0.13 Ь

Писциды 168.3 11.ІХ 0.8 3.9 27.4 N 0.21 82

Сев. 5-Писциды 180.3 23.ІХ 6.6 5.3 25.4 N 0.15 Т

19970Ь3-Б 173.3 16.ІХ 2.5 -5.9 25.6 Юж.Писциды 177.7 20.ІХ 6.6 0.3 26.3 N 0.14 С

Южн. 5-Писциды 175.5 18.ІХ 4.6 -2.7 25.5 N 0.09 Т

Юж.Писцид 172.2 15.ІХ 3.3 -0.9 27.8 N 0.14 БК

Асс. 195 182.9 26.ІХ 7.6 -2.5 22.5 N 0.11 МОИР

19970Ь3-С 20.5 10.IV 10.1 11.0 25.6 Асс.25 (Писци- 30.7 21.IV 12.6 10.3 26.8 Б 0.15 к

ды?)

19970Ь3-Б 16.6 6.ІУ 13.8 -2.4 24.4 8 индив. метеоров 15.7 5.ГУ 13.1 -1.7 27.0 Б 0.14 МОБС*

±1.8 ±1.6 ±0.6

2000Р03-Л 171.6 14.ІХ 359.8 10.4 30.5 Асс. 508 175.0 18.ІХ 359.7 11.0 26.3 N 0.11 Ь

5-Писциды 168.3 11.ІХ 0.8 3.9 27.4 N 0.15 82

Сев. 5 -Писциды 180.3 23.ІХ 6.6 5.3 25.4 N 0.21 Т

967 188.5 01.Х 10.4 16.2 27.8 N 0.15 МОИР

169 169.7 12.ІХ 4.7 5.9 30.5 N 0.20 МОИР

2000Р03-Б 174.3 17.ІХ 5.5 -1.1 29.2 Юж.Писциды 177.7 20.ІХ 6.6 0.3 26.3 N 0.24 С

Юж. 5 -Писциды 175.5 18.ІХ 4.6 -2.7 25.5 N 0.22 Т

Юж.Писцид 172.5 15.ІХ 3.3 -0.9 27.8 N 0.22 БК

2000Р03-С 36.6 27.IV 19.1 19.7 29.9 Асс. 35 30.0 20.IV 22.6 10.2 24.6 Б 0.26 к

2000Р03-Б 38.4 28.IV 28.1 0.5 30.3 Асс. 41 52.8 13.V 33.7 9.2 28.9 Б 0.13 к

* - Центр данных метеорных орбит МАС

Таблица 3

Метеорный поток, связанный с ОЗО Предсказанные радианты и скорости Наблюдаемые радианты Тип Бз-н Источ- ник

Дата а 5 Vg Название потока, или № ассоц., болида Дата а 5 Vg

2002аМ2-Л 183.0 26.ІХ 11.0 7.9 27.3 Писциды 168.3 11.ІХ 0.8 3.9 27.4 N 0.12 32

Писциды 173.5 16.ІХ 9.1 7.2 25.6 N 0.12 33

Сев. 5 -Писциды 180.3 23.ІХ 6.6 5.3 25.4 N 0.14 т

5 - Писциды 173.6 16.ІХ 9.1 7.1 30.6 N 0.17 а

967 188.5 01.Х 10.4 16.2 27.8 N 0.16 МОИР

680912 169.7 12.ІХ 4.7 5.9 30.5 N 0.12 PN

731008 195.8 09.Х 20.6 10.3 21.5 N 0.18 PN

2002аМ2-Б 187.9 01.Х 16.0 3.1 26.0 5 - Писциды 192.1 05.Х 13.4 4.7 20.5 N 0.21 33

Юж. 5 - Писциды 175.5 18.ІХ 4.6 -2.7 25.5 N 0.17 т

195 182.9 26.ІХ 7.6 -2.5 22.5 N 0.24 МОИР

2002аМ2-С 41.0 01/У 29.3 15.7 26.1 Асс. 35 30.0 21.IV 22.6 10.2 24.6 Б 0.11 к

Асс. 8 59.2 20/У 33.0 14.0 21.7 Б 0.23 ь

Майск. Ариетиды 54.9 15/У 37.5 18.1 25.2 Б 0.08 33

2002аМ2-Б 36.4 26.IV 29.1 9.4 24.8 Асс. 41 52.8 13/У 33.7 9.2 28.9 Б 0.24 к

2002ІЄ9-Л 169.0 12.ІХ 357.0 4.3 28.3 Асс. 28 175.0 18.ІХ 359.7 11.0 26.3 N 0.11 ь

Писциды 168.3 11.ІХ 0.8 3.9 27.4 N 0.14 32

Сев. 5 -Писциды 180.3 23.ІХ 6.6 5.3 25.4 N 0.15 т

680912 169.7 12.ІХ 4.7 5.9 30.5 N 0.27 PN

740905 162.7 05.ІХ 349.6 0.4 26.3 N 0.14 PN

2002ІЄ9-Б 167.2 10.ІХ 0.0 -5.9 27.7 Юж.Писциды 177.7 21.ІХ 6.6 0.3 26.3 N 0.12 С

Юж. 5 - Писциды 175.5 18.ІХ 4.6 -2.7 25.5 N 0.08 т

Юж. Писцид 172.2 15.ІХ 3.3 -0.9 27.8 N 0.12 EN

Асс. 195 182.9 26.ІХ 7.6 -2.5 22.5 N 0.14 MORP

2002.ТС9-С 30.4 20.IV 16.0 12.8 27.8 Асс. 25 30.7 21.IV 12.6 10.3 26.8 Б 0.16 к

2002ІС9-Б 28.2 18.IV 18.8 2.8 28.3 Асс. 30 29.7 20.IV 13.6 3.3 28.9 Б 0.28 к

сетей: Европейской (EN), Прерийной (PN) [16] и Канадской (MORP) [17], метеорными потоками из каталогов Кука [18] (С), Кащеева и др. [19] (К), Лебединца и др. [20] (Л), Секанины [21, 22] (S1,S2,S3), Терентьевой [23] (Т), Гайдоша и Порубчана [24] (G), а также со значительным количеством индивидуальных орбит по Данным метеорных орбит МАС (MODC).

При этом выявлено, что все наблюдаемые потоки являются общими для всех этих четырех астероидов.

В.Порубчан и др. [25] утверждают, что если существует связь между околоземными астероидами и метеороидными роями, то эта связь должна быть прежде всего подтверждена наличием болидных потоков, порождаемых крупными метеороидами. Как мы видим, Северные и Южные ¿-Писциды, появляющиеся в сентябре, были выделены Терентьевой [23] по данным Прерийной и Канадской болидных сетей и состоят из болидов ярче чем -15 зв.величины, порождаемых телами декаметровых размеров.

Вышеизложенное показывает, что все четыре околоземных объекта 1997GL3, 2000PG3, 2002GM2 и 2002JC9 связаны друг с другом. Все теоретически предсказанные орбиты, геоцентрические радианты и скорости метеорных потоков, связанных с этими астероидами, отождествлены с реально наблюдаемыми метеорными и болидными потоками, а также индивидуальными болидами. Все это доказывает, что этот комплекс состоит из осколков крупного кометного тела.

Данная работа выполнена при поддержке МНТЦ по гранту Т-1086.

Институт астрофизики Поступило 06.05.2007 г.

АН Республики Таджикистан,

H«

Лондонский университет Королевы Марии

ЛИТЕРАТУРА

3. Whipple FL. - Ap.J., 1951, 113, pp. 464-474.

4. Babadzhanov P.B. & Williams I.P. - In Near-Earth Objects our Celestial Neighbors: Opportunity and Risk, Proceedings IAU Symposium 236, eds. A.Milani, G.B.Valsecchi and D.Vokrouhlicky, 2007, (Cambridge University Press), pp.135-140.

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

6. Steel D.I., Asher D.J. & Clube S.V.M. - MNRAS, 1991, 251, pp. 632-648.

7. Bowell E. & Lumme K. - In Asteroids, ed. T.Gehrels, 1982, (Univ. Ariz. Press, Tucson), pp. 132-169.

8. Jewitt D.C. - In Comets in the Post-Halley Era, ed. R.L. Newburn et al., 1992, Dordrecht: Kluwer, pp. 19-65.

9. Fernandez Y.R., Jewitt D.C. & Shepard S.S. - ApJ, 2001, 553: L197-L200.

10. Бабаджанов П.Б. - Астрон. Вестник, 1996, т. 30, № 5, с. 442-453.

11. Babadzhanov P.B. - Astron.& Astrophys, 2001, 373, pp. 329- 335.

12. Babadzhanov P.B. - Astron. & Astrophys., 2003, 397, pp. 319-325.

13. Babadzhanov P.B. & Obrubov Yu.V. - Cel. Mech. Dyn. Astron., 1992, 54, pp. 111-127.

14. Бабаджанов П.Б. - Известия АН РТ Отд.физ-маг., хим. и геол. наук, 2001, № 1, с.54-74.

15. Hughes D.W. - In Asteroids, Comets, Meteors II, ed. C.-I.Lagerkvist, B.A. Lindblad, H.Lundstedt, & H. Rickman, 1986 , (Uppsala Universitet Reprocentralen), pp. 503-519.

16. Williams I.P. - Earth, Moon & Planet, 1995, 68, pp. 1- 12.

17. Горячев Н.Н. - Метод Альфана для вычисления вековых возмущений планет и его применение, 1937, Томск, Красное Знамя, 115 с.

18. Мак-Кроски P.E., Шао С.И. Позен A. - Метеоритика, 1978, 37, с. 44-68.

19. Halliday I., Griffin A.A. & Blackwell A.T. - Meteoritics & Planetary Science, 1996, 31, pp. 185217.

20. Cook A.F. - In Evolutionary and Physical Properties of Meteoroids, ed. C.L.Hemenway, P.M.Millman & A.F.Cook, NASA SP-319, 1973, (Washington, DC), pp. 183-191.

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

22. Лебединец В.Н., Корпусов В.В., Соснова А.К. - Труды Ин-та эксперим. метеорологии, 1973, 1(34), с. 88-171.

23. Sekanina Z. - Icarus, 1973, 18, pp. 253-284.

24. Sekanina Z. - Icarus, 1976, 27, pp. 265-321.

25. Terentjeva A.K. - In Asteroids, Comets, Meteors III, eds. C.I.Lagerkvist, H. Rickman, B.A. Lindblad, M.Lindgren, 1989, (Uppsala Universitet Reprocentralen), pp. 579-584.

26. Gajdosh & Porubcan - In Dymanics of Populations of Planetary Systems, Proceedings IAU Colloquium 197, eds. Z.Knezevic & A.Milani, 2004, p.393-398.

27. Porubcan V., Kornos L. & Williams I.P. - Earth, Moon and Planets, 2004, 95, pp. 697-711.

П.Б.Бобочонов, И.П. Вильямс, Г.И. Ко\ирова КОМПЛЕКСИ АСТЕРОИДУ МЕТЕОРОИДИИ БУР^И ^УТ

Макбули умум аст, ки баъзе аз объектх,ои назди заминй (ОНЗ) кометах,ои хобида ё хомушшуда мебошанд. Яке аз мухдмтарин нишонаи табиати кометавии онх,о ин мавчудияти селх,ои метеороидии бо онх,о алокаманд якчоя бо селх,ои метеории

мушовддашавандаашон мебошад. Мо комплекси аз чор ОНЗ (1997GL3, 2000PG3,

2002GM2 ва 2002JC9) иборат бударо айният додем, ки он^о мадор^ои хеле ба якдигар монанд ва эх,тимол чадду ачдоди умумй доранд. Инчунин параметрх,ои назариявии селх,ои метеории бо ин комплекс алокаманд буда х,исоб карда шудааст. Дар охир аз руи зичх,ои мавчудаи селх,ои метеорй ошкор намуда шудааст, ки хдмаи селх,ои назариявии пешгуй кардамон дар хдкикат фаъол мебошанд. Ба хулосае омадем, ки комплекси ин чор объекти назди заминй дар натичаи порашавии кометаи калоне ба вучуд омадааст.

P.B.Babadzhanov, I.P. Williams, G.I. Kokhirova THE ASTEROIDAL-METEOROIDAL PISCIDS COMPLEX

It is now accepted that some NEOs may be dormant or dead comets. One strong indicator of cometary nature is the existence of an associated meteoroid stream with its consequent observed meteor showers. We identify a complex of four NEOs (1997GL3, 2000PG3, 2002GM2, and 2002JC9) that have very similar orbits and a likely common progenitor. We also calculate the theoretical shower parameters for any meteor shower that may be associated with this complex. 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 the complex of four NEOs are the result of a cometary break-up.