Поиск

Последние загадки первого межзвездного объекта и другие доклады юбилейной конференции DSP-50


   21-26 октября этого года в городе Ноксвил штата Теннеси должна пройти юбилейная (50-ая по счету) ежегодная конференция отделения планетных наук Американского астрономического сообщества (DPS или Division for Planetary Sciences). Обычно на этой конференции представляют самые важные астрономические открытия по теме Солнечной Системы. Не стала исключением и юбилейная конференция. Из общедоступных кратких описаний докладов конференции можно узнать о нескольких важных результатах. Самым интересным из них является публикация результатов наиболее ожидаемого исследования по теме первого межзвездного объекта (1I), которое ставит новые вопросы по поводу его физической природы.

   Как известно первые снимки межзвездного объекта в оптическом диапазоне почти сразу определили его примерный абсолютный блеск и необычно большую амплитуду изменения видимого блеска, которая говорила о вытянутой форме. Из этих оценок можно было сделать вывод, что длина объекта составляет несколько сотен метров:

   Однако точная оценка размера объекта была невозможна без дополнительных наблюдений радиолокаторов или инфракрасных телескопов. К сожалению, радиолокация 1I была невозможна в связи с тем, что он пролетел на достаточно большом удалении от Земли (плюс карты спутал ураган Мария, который привел к повреждению самого мощного радиолокатора в обсерватории Аресибо и перебоям в местной энергосистеме – электропитание 300-КВт радара требует огромное количество электроэнергии).
С другой стороны более-менее точную оценку размеров и альбедо поверхности 1I мог получить наиболее чувствительный инфракрасный инструмент – космический телескоп “Спитцер”. В нынешнее время этот телескоп находится почти на противоположной стороне земной орбиты от нашей планеты:

   В связи с этим почти сразу после открытия 1I на “Спитцере” были одобрены его внеплановые наблюдения на длине волны в 4.5 микрон с общей длительностью в 32.5 часа. Так как объект быстро удалялся было решено провести их в ближайшее время – в конце ноября 2017 года.

    В итоге программа срочных наблюдений 1I на “Спитцере” была проведена 21-22 ноября. В эти дни телескоп почти непрерывно наблюдал первый межзвездный объект в течение 33 часов. В ходе наблюдений использовались в основном 5-часовые экспозиции (суммарное время экспозиций составило те же 33 часа).

   Результаты ключевых наблюдений “Спитцера” оставались неопубликованными больше 9 месяцев. И наконец, среди кратких описаний докладов DPS-50 встретился доклад о ноябрьских наблюдениях “Спитцера”. Описание доклада сразу объясняет длительную задержку в публикации. Из доклада следует, что “Спитцеру” не удалось зарегистрировать никакого теплового излучения от первого межзвездного объекта. Был получен лишь верхний предел размеров и формы первого межзвездного объекта (к сожалению, в докладе не приводятся точные оценки максимальных размеров 1I). В описании доклада лишь отмечено, что по наблюдаемым свойствам он не похож ни на одну известную популяцию объектов Солнечной Системы. Кроме того отрицательный результат “Спитцера” накладывает ещё более строгие ограничения на возможное облако пыли вокруг первого межзвездного объекта, если он всё таки является кометой (напомню, что недавно было сообщено о достоверном обнаружении негравитационного ускорения объекта).

    В общем, очевидно, что первый межзвездный объект оказался значительно меньше, чем первоначально ожидалось (в противном случае на “Спитцере” для его наблюдений должны были выделить намного больше наблюдательного времени). Возможно, кто-то из читателей этого блога сможет самостоятельно вычислить примерные максимальные размеры 1I на основе известной информации о геометрии наблюдений на “Спитцере”.

    К примеру, известно, что во время наблюдений “Спитцера” видимый блеск 1I в оптическом диапазоне для земного наблюдателя составлял примерно 25 звездных величин:

   Из ниже приведенной таблицы следует, что одновременно со “Спитцером” первый межзвездный объект успешно наблюдали телескопы HST и Магеллан:

  Этот факт исключает неточные координаты 1I для “Спитцера”.

  В другом докладе DSP-50 сообщается о попытках вычисления начальной орбиты первого межзвездного объекта и системы, из которой он вылетел. Расчеты говорят, что начальная галактическая орбита 1I до встречи с Солнечной Системой обладала эксцентриситетом около 0.08. Этот факт показывает то, что первый межзвездный объект испытал значительные гравитационные возмущения от спиральных рукавов галактики. В итоге 1I мог изменить свой радиант (удаление от центра галактики) больше чем тысячу парсек при межзвездном полете до Солнечной Системы. После пролета Солнечной Системы галактическая орбита 1I стала ещё более экстремальной с максимальным удалением от галактической плоскости до 400 парсек. В ещё одном докладе авторы считают маловероятным, что 1I является активной кометой в связи с небольшими размерами межзвездного объекта.

   Множество докладов DSP-50 акцентируют внимание на новых открытиях ТНО с экстремальными орбитами, которые должны внести больше ясности в гипотезу девятой планеты. Один доклад на эту тему говорит о том, что три последних крупных обзора (DES, OSSOS и Скотта Шепарда) к этому времени обнаружили или зарегистрировали в общей сложности 14 ТНО с орбитами, у которых перицентр превышает 30 а.е., а большая полуось а больше 250 а.е. К настоящему времени известно, что обзор DES обнаружил три таких ТНО (2013 RF98 ,2015 BP519 и pe82), а обзор OSSOS пять таких ТНО (2015 GT50,2015 RX245, 2015 KG163, 2013 SY99 и uo5m93). Обзор С. Шеппарда к этому времени опубликовал открытие ещё четырех ТНО (2012 VP113, 2014 SR349, 2013 FT28, 2014 FE72). Кроме того неопубликованным остаётся третий седноид, открытый обзором С. Шеппарда. В последние месяцы появляется всё больше сообщений по теме последнего объекта. Один из докладов DSP-50 так же посвящен этому объекту. Из доклада следует, что предварительное обозначение объекта v302126. Следовательно, он не является самым удаленным объектом, про который сообщалось в ноябре 2015 года (V774104). Орбита v302126 является наиболее удаленной и эксцентричной среди всех известных объектов внутреннего облака Оорта (перицентр равен 65 а.е., а большая полуось а 1190 а.е.). К моменту открытия нового объекта обзор С. Шеппарда покрыл более 2 тысяч квадратных градусов неба до 25 звездной величины. В дополнение в докладе уточняется, что долгота перицентра орбиты третьего седноида близка к долготе перицентров орбит двух других седноидов (Седны и 2012 VP113) и большинства ТНО с экстремальными орбитами. Анализ кластеризации орбит обнаруженных объектов в обзоре С. Шеппарда из внутреннего облака Оорта и ТНО с экстремальными орбитами показывает, что их перицентры орбит совпадают с вероятностью в 97% или на статистическом уровне значимости около 2.2 сигм. Отсюда следует, что для подтверждения кластеризации потребуется открытие большого количества удаленных объектов во внешних областях Солнечной Системы. Кроме того значительная большая полуось третьего седноида предполагает очень большую популяцию неоткрытых объектов внутреннего облака Оорта.

   Первооткрыватели третьего седноида пытаются моделировать устойчивость его орбиты в присутствие известных планет, гипотетической девятой планеты, галактических приливов и близких пролетов звезд. В итоге найдено, что в целом орбита нового объекта устойчива к этим факторам, однако устойчивость к близким пролетам звезд и орбите гипотетической девятой планеты требует от последних определенных орбит или траекторий. Кроме того отмечается, что случаи стабильной орбиты для третьего седноида в вариантах определенных орбит девятой планеты так же являются устойчивыми для других известных седноидов и ТНО с экстремальными орбитами. Следовательно, авторы делают вывод, что новое открытие укрепляет гипотезу девятой планеты.

   Интересным оказалось описание доклада об анализе базы данных ITF (Isolated Tracklet File). Эта база данных содержит объекты Центра малых планет, которые наблюдались только в течение одной ночи. Большинство из этих объектов, скорее всего, являются ложными (представляют собой переменные звезды или следы космических лучей), однако их часть, вероятно, является реальными объектам Солнечной Системы. Среди них могут быть, как и межзвездные объекты, которые движутся по гиперболическим траекториям, так и объекты с большим негравитационным ускорением. С увеличением количества автоматизированных телескопов в настоящее время значительная часть базы данных Центра малых планет представляют собой эти “объекты одной ночи” (к ним относится 15 миллионов наблюдений из 170 миллионов наблюдений всей базы данных наблюдений Центра малых планет). Большинство таких “объектов одной ночи” стали результатом наблюдений астероидных обзоров Каталина и PS1. Недавний анализ данных ITF позволил определить орбиты 41 тысячи новых астероидов. Доклад DSP-50 сообщает, что к августу 2018 года число выявленных неизвестных объектов в базе ITF превысило 60 тысяч. Основной целью этих поисков является обнаружении неизвестных околоземных астероидов и ТНО.

   Множество докладов DSP-50 касаются темы поисков и исследования спутников ТНО. В одном докладе говорится о том, что новые наблюдения HST с помощью камеры WFC3 в конце 2017 года подтвердили существование спутника у 2007 OR10. Высокий эксцентриситет орбиты спутника (e=0.31) может быть следствием механизма Козаи. Оцениваемый размер спутника меньше 100 км. Новые наблюдения позволили определить массу системы в 1.75Х1021 кг. Тем самым 2007 OR10 является пятым ТНО по массе после Эриды, Плутона, Хаумеа и Макемаке. Кроме того авторы доклада пересмотрели радиометрические оценки размера 2007 OR10 (прежняя оценка не согласуется с орбитой спутника). По новой оценке диаметр 2007 OR10 близок к 1210-1295 км. Это означает среднюю плотность 1.72±0.16 грамм на кубический сантиметр. Если же брать прежнее значение размера 2007 OR10 (1535+75-225 км), то оно приводится к аномально низкой средней плотности для крупных ТНО — 0.92-0.14+0.46 грамм на кубический сантиметр. Кроме того отмечается, что наблюдаемые цветовые различия между спутником и 2007 OR10 ((V-R)=0.43±0.17) являются крупнейшими для известных двойных систем ТНО.

   Ещё один доклад сообщает об определение массы и средней плотности другого крупного ТНО: Макемаке. Как известно, и у этого ТНО недавно был открыт спутник. Измеренная масса Макемаке составила 3.1Х1021 кг, что означает среднюю плотность около 1.7 грамм на кубический сантиметр. В то же неопределенность знаний об орбите спутника может приводить к немного более высокой средней плотности в 2.1 грамм на кубический сантиметр. Запланированные наблюдения “Хаббла” должны внести уточнение в этот вопрос.

   Другой доклад сообщает о том, что в январе и феврале 2018 года телескоп “Хаббл” произвел поиск дополнительных спутников в системе Эриды, похожих на небольшие спутники Плутона. В ходе поисков была достигнута чувствительность, которая позволяла бы обнаруживать спутники, которые были бы на 9.7±0.2 звездных величин тусклее самой Эриды (на статистическом уровне в 3 сигм). Новые спутники обнаружить не удалось, в то же время дополнительные наблюдения позволили уточнить орбиту известного спутника системы. Объединение этих наблюдений с прошлыми наблюдениями (снимки HST-ACS и Keck-NIRC2 c 2005-2006 годов и HST-WFC3 после 2015 года) позволили определить ориентацию полюсов вращения Эриды к земному наблюдателю (при этом предполагается, что спутник обращается в плоскости экватора Эриды). В итоге было найдено, что наклонение оси вращения Эриды составляет 78 градусов. Вычисления показывают, что период взаимных покрытий Эриды со спутником произойдет в 2239 году.

   Ещё один доклад рассказывает о 2013 FY27. Как известно недавно с помощью HST у этого ТНО был найден спутник. Кроме того дополнительные наблюдения ALMA уточнили размер 2013 FY27. В то же время 2013 FY27 оказался уникальным по цветовым характеристикам. Наблюдения показывают, что он является крупнейшим ТНО с умеренно красным цветом. Это является противоположностью с крупнейшими ТНО, которые обладают либо нейтральным цветом поверхности, либо характеризуются ультракрасной окраской. Цвет 2013 FY27 характерен для ТНО с размером меньше 800 км. Ученые объясняют различия в цветах ТНО возрастом их поверхности. У небольших ТНО поверхность отличается большим возрастом с небольшим количеством летучих соединений. А у крупнейших объектов за орбитой Нептуна наоборот наблюдается как криовулканизм, так и дифферинцированость недр.

   Доклад по теме спутника Орка (Ванта) рассказывает об успешной регистрации его звездного покрытия в марте 2017 года. Из пяти телескопов, наблюдавших покрытие, двум удалось зарегистрировать затмение от спутника. Интересно отметить, что первоначально считалось, что в покрытии участвовала только одна звезда. Однако недавние спекл-наблюдения телескопа Gemini-South с использованием инструмента DSSI показали, что звезда на самом деле состоит из двух звезд, разделенных 252 mas c разностью в блеске в 0.93 звездных величин. Длина хорды 3-метрового телескопа IRTF соответствует 434.39 ± 2.36 км, а у метрового телескопа Las Cumbres ELP 291.1 ± 124.9 км. Оцениваемый диаметр спутника Орка из этих двух хорд близок к прошлым оценкам на основе теплого излучения (в 2003 году размер спутника оценивался в 280 км с альбедо в 25%, в 2018 году после наблюдений ALMA оценка выросла до 475±75 км с альбедо в 8±2%). Наблюдения покрытия склоняются к шарообразной форме спутника, а так же показывают отсутствие атмосферы и колец у Орка. Поверхность Ванта значительно темнее Орка, что подразумевает разную эволюцию.

   Интересным является доклад о поисках спутников в архиве космического телескопа “Хаббл”. Как следует из доклада, к настоящему времени HST пронаблюдал значительную долю известных ТНО (518 штук). В первую очередь был произведен поиск неизвестных спутников на снимках 38 ТНО, сделанных с помощью камеры Wide Field Camera 3. В ходе анализа было подтверждено существование четырех известных двойных ТНО и двух кандидатов (1999 KR16 и 1999 RY215). Для 1999 KR16 алгоритм показывает необычную веерообразную деталь (следы кольца?). Найденные кандидаты предполагается проверить в ходе новых наблюдений.

   Другой доклад сообщает о поисках спутников ТНО на снимках зонда “Новые Горизонты”. К настоящему времени запланировано, что зонд пронаблюдает 13 ТНО, с которыми он сблизиться ближе, чем на 1 астрономическую единицу (из них для пяти ТНО пролет составит в пределах 0.2 а.е., а для двух в пределах 0.1 а.е). Кроме того в докладе говорится, что в настоящее время наземные телескопы проводят активный поиск новых ТНО вблизи траектории зонда. Чувствительность наблюдений зонда (до 21 звездной величины) сравнима или превосходит космический телескоп “Хаббл”. Кроме того остаётся высокой вероятность того, что и главная цель зонда (2014 MU69) является двойным объектом. 4 августа 2018 года в Южном Америке и Африке наблюдалось последнее звездное покрытие перед пролетом зонда 1 января этого года. Благодаря GAIA точность определения полосы покрытия для звезды 13 звездной величины достигла всего 13 км (0.4 mas). Сообщается, что к 24 американским портативным телескопам присоединились ещё несколько телескопов колумбийских и мексиканских астрономов. Теоретически новые наблюдения должны окончательно подтвердить двойственность 2014 MU69, которая впервые была заподозрена в прошлом году после наблюдений стратосферной обсерватории SOFIA:

   Кроме того среди докладов DSP-50 приводятся сообщения о наблюдениях звездных покрытий Плутона в 2017-2018 годах, которые по-прежнему подтверждают наличие атмосферы у Плутона (прошлые теоретические модели прогнозировали скорое замерзание атмосферы Плутона по причине его удаления от Солнца). Интересным оказался доклад и о фотометрических исследованиях ТНО. В частности упоминается 2008 OG19, который обладает уникально большой полуамлитудой фазовой кривой среди ТНО с размером около 600 км (0.43 звездных величин). В целом подобной амплитудой обладают менее десятка ТНО среди 150 ТНО с изученными фазовыми кривыми.

    Не обошла своим вниманием конференция DSP-50 и изучение гейзеров на Европе. В одном из докладов сообщается о 41-часовых наблюдениях Европы на наземных телескопах Keck/NIRSPEC и IRTF/iSHELL в 2016-2017 годах с целью подтвердить существование гейзеров. В ходе этих наблюдений была получена спектроскопия около 60% поверхности Европы. Другой доклад касается изучения известного астероида (3200) Фаэтон. Прошлые исследователи отметили похожесть орбиты этого астероида с метеорным потоком Гемениды, подразумевая их общее происхождение. В связи с этим были проведены наблюдения HST с целью обнаружения метровых фрагментов вблизи астероида. Наблюдения были проведены в декабре 2017 года, когда астероид сблизился с Землей до 10 миллионов километров. Наблюдения на “Хаббле” могли обнаружить фрагменты размером до 4 метров (при альбедо равным Фаэтону). Отсутствие обнаруженных фрагментов позволяет ограничить массу выброшенного вещества из астероида в последние несколько десятилетий в 0.035% от массы астероида (или 1012 км на статистическом уровне в 3 сигм). Кроме того наблюдения позволили оценить верхний предел массы пылинок размером в несколько миллиметров в окрестностях астероида, и тем самым доказать безопасность планируемой миссии DESTINY+. Ещё один доклад сообщает о каталогизации снимков и спектров внешних планет, полученных с помощью зондов и телескопов NASA в рамках проекта OPUS (Outer Planets Unified Search). В общей сложности в ходе этого проекта обработано 1.5 миллиона снимков и спектров от зондов Cassini, Voyager 1 и 2, Galileo, New Horizons и телескопа HST.

   Несколько докладов касаются исследования крупнейших астероидов главного пояса. Один из докладов сообщает о нескольких сеансах радиолокации Цереры с помощью радара в Аресибо 20-27 февраля 2018 года. До этого радиолокация Цереры из Аресибо проводилась в 1986 году. Другие доклады рассказывают о результатах наблюдений камеры SPHERE. Ожидается, что между 1 апреля 2017 года и 30 марта 2019 года камера отснимет 35 из 200 астероидов крупнее 100 км. Уникальное угловое разрешение камеры (3.6 mas) позволяет обнаруживать на поверхности кратеры с размером до 20-30 км. Так на астероиде (7) Iris было обнаружено 6 кратеров. При наблюдениях (16) Psyche (будущей цели миссии NASA) камера получила пределы на спутники в 730±100 метров при удалении в 100 км и 400±100 метров при удалении в 2000 км.

  В заключение среди докладов конференции встречаются и два удивительных сообщения на тему исследования ближайших экзопланет. Речь идет о возможном открытии небольшого транзитного объекта (разрушающегося астероида, карликовой планеты или небольшой планеты размером с Ио?) в системе ближайшей звезды (Проксима Центавра). Как известно, ранее уже появились сообщения о возможном открытии транзитов Проксима b, однако все эти сообщения отличались низкой достоверностью в отличие от новых докладов на DSP-50 (в прошлых сообщениях в основном фигурировали наблюдения лишь одиночных транзитов, которые не подтверждались в дальнейшем с новыми данными).

    После официального объявления об открытии Проксима b в августе 2016 года с помощью метода лучевых скоростей на спектрографе HARSP астрономы решили поискать её транзиты на телескопе “Спитцер”. Первоначально на программу было выделено 11.5 часов, и первые наблюдения были проведены 14-16 ноября 2017 года. В ходе 48-часового интервала уникальный инфракрасный космический телескоп получал точность фотометрии в 0.01% на часовых интервалах. Эти наблюдения исключили транзит планеты с ожидаемой глубиной в 0.5% и длительностью в 1 час. В то же время на полученной фотометрической кривой была неожиданно обнаружена странная транзит-подобная деталь с ассиметричной формой. В связи с этим на телескопе были выделены дополнительные 37.5 часов наблюдательного времени. Новые наблюдения были проведены в мае, июне, июле и ноябре 2017 года. К сожалению, новые наблюдения после удаления шума из-за вибраций телескопа не смогли подтвердить транзиты с ассиметричной формой. Однако анализ трех наблюдавшихся транзитов подтверждает постоянный период затмевающего тела. Кроме того отмечается, что в одно из прогнозируемых окон, ассиметричный транзит не наблюдался, что подразумевает кометную природу затмевающих тел. Симуляции показывают низкую вероятность того, чтобы Проксима b уменьшала периоды комет (т.е. преобразовывала долгопериодические кометы в короткопериодические кометы). za-neptunie.livejournal.com

Добавить комментарий