Пятница, 26.04.2024
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Нейронные сети обнаружили дополнительные планеты в системах Kepler-80 и Kepler-90
28.12.2017 22:36 Давность: 6 yrs
Категория: Малые тела
Количество просмотров: 6928

Спектроскопия и моделирование тепловых свойств Оумуамуа



Спектральные свойства первого межзвездного астероида 1I/2017 U1 ‘Oumuamua ближе всего к свойствам троянских астероидов и кометных ядер. По всей видимости, он покрыт темной рыхлой мантией из нелетучей органики. Наличия мантии толщиной ~30 см достаточно, чтобы уберечь от сублимации во время сближения с Солнцем водяной лед, а толщиной свыше ~50 см – и замороженную углекислоту.


Владислава Ананьева

Открытие первого межзвездного астероида 1I/2017 U1 ‘Oumuamua привлекло к нему пристальное внимание научного сообщества. Очень скоро выяснилось, что он полностью лишен кометной активности; что его кривая блеска демонстрирует колебания яркости с амплитудой более 2 звездных величин, что говорит или о сильно вытянутой форме, или о резких контрастах альбедо на поверхности; наконец, что он имеет красноватый оттенок, возможно, зависящий от фазы (т.е. что на нейтрально-серой поверхности астероида есть красноватое пятно).

18 декабря 2017 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная спектральным наблюдениям Оумуамуа с помощью спектрографа ACAM, установленного на 4.2-метровом телескопе им. Уильяма Гершеля (WHT) в Ла Пальма, и с помощью спектрографа X-shooter, установленного на 8.2-метровом Очень большом телескопе (VLT) Южно-Европейской обсерватории. 

Несмотря на то, что полученные спектры из-за крайней тусклости объекта оказались довольно шумными, исследователи смогли сделать некоторые выводы.

Спектры комет даже с невысоким уровнем активности демонстрируют эмиссионные полосы молекулы циана CN (вблизи 380 нм) и молекулы углерода C2 (вблизи 520 нм). Ни одной из этих деталей в спектрах Оумуамуа обнаружено не было, что подтверждает отсутствие у этого тела кометной активности.

В спектре астероида также не нашлось полосы поглощения филлосиликатов вблизи 700 нм и широкой полосы поглощения оливинов и пироксенов, начинающейся у 750 нм и имеющей центр вблизи 950 нм.

В диапазоне 400-900 нм спектр Оумуамуа, измеренный ACAM 25 октября, имеет наклон в сторону длинных волн 17.0 ± 2.3% на 100 нм. Спектр, в том же диапазоне измеренный X-shooter 27 октября, показал наклон 9.3 ± 0.6% на 100 нм. Другие авторы, цитирующиеся в статье, представили еще более отличающиеся значения наклона – 30 ± 15% на 100 нм в диапазоне 520-950 нм и 10 ± 6% на 100 нм в диапазоне 400-900 нм. Пока неясно, вызваны ли эти различия низким качеством спектров, или на поверхности астероида действительно есть красное пятно, благодаря чему наклон спектра зависит от фазы вращения.

Спектры Оумуамуа, полученные спектрографом ACAM и спектрографом X-shooter 25 и 27 октября 2017 года. Фазы вращения астероида вокруг своей оси во время этих наблюдений различаются на 0.66.

X-shooter также измерил наклон спектра Оумуамуа в диапазоне 1.0-1.8 мкм, он оказался равным -1.8 ± 5.3% на 100 нм. Полосы поглощения водяного льда около 1.5 мкм не обнаружилось (что согласуется с отсутствием кометной активности). 

Больше всего спектр Оумуамуа напоминает астероиды D-типа, троянские астероиды и ядра комет – те также имеют красноватый оттенок в оптическом диапазоне, но нейтральны в ближнем ИК. Такой характер спектра присущ поверхности, богатой нелетучей органикой, образовавшейся из летучих льдов (метана и аммиака) под действием космических лучей и звездного ультрафиолета.

Каково же происхождение Оумуамуа? Облако Оорта Солнечной системы содержит в 200-10000 раз больше малых тел, чем Главный пояс астероидов, к тому же ледяное тело, проявляющее кометную активность, можно обнаружить на существенно большем расстоянии от Земли, чем инертный астероид тех же размеров. Поэтому ожидалось, что первый межзвездный гость окажется кометой. То, что он не проявляет ни малейших признаков кометной активности, удивительно. Однако авторы смогли примирить отсутствие активности Оумуамуа и ее кометную природу. 

Путешествуя в межзвездном пространстве, Оумуамуа миллионы лет подвергался воздействию космических лучей, звездного ультрафиолета и нагреву относительно близкими вспышками сверхновых. Это должно привести к образованию на его поверхности темной сухой мантии, богатой углеродом и нелетучей органикой. Толщина мантии оценивается авторами в 0.1-2 метров. 

Исследователи промоделировали движение волны тепла сквозь мантию во время сближения Оумуамуа с Солнцем. Благодаря низкой теплопроводности мантия служила эффективным «одеялом», защитившим от прогрева глубокие, возможно, богатые летучими льдами недра астероида. Оказалось, что мантии толщиной всего 30 см достаточно для того, чтобы уберечь от сублимации водяной лед. Если на поверхности Оумуамуа в перигелии температура поднималась до 600К, уже на глубине 30 см она не превышала 150К, при которых водяной лед начинает испаряться. Интересно, что при толщине мантии в 40 см волна тепла вызвала бы сублимацию замороженной углекислоты только спустя два месяца после прохождения перигелия.

Изменение температуры в верхних слоях вещества астероида с течением времени в зависимости от толщины сухой рыхлой мантии, богатой нелетучей органикой. Горизонтальными пунктирными линиями показаны температуры сублимации водяного льда, углекислоты и угарного газа.

Впрочем, авторы исследования сами отмечают, что подобные рассуждения полностью применимы и к кометам из облака Оорта. Тем не менее, долгопериодические кометы демонстрируют мощную активность, часто начинающуюся еще за орбитой Юпитера. Возможно, все дело в небольших размерах Оумуамуа – при толщине вдоль малой оси в ~20 метров этот астероид мог полностью утратить наиболее летучие льды, тогда как в ядрах комет, чей поперечник превышает 1 км, они сохранились. Если эта гипотеза верна, самые маленькие кометные ядра из облака Оорта также не должны проявлять заметной активности, напоминая по своим свойствам астероиды. Будущие наблюдения с помощью Large Synoptic Survey Telescope позволят прояснить этот вопрос.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1712.06552.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Межзвездная...

среда

Межзвездная среда образуется веществом и физическими полями, находящимися в объеме пространства, занимаемого нашей Галактикой... [далее]

Rambler's Top100