Хаббл телескопы және әуесқой астрономдардың астероидтерді зерттеуі

Кіріспе

Хаббл арқылы транзициялық кометаларды іздеу (Transition Comets—UV Search for OH Emissions in Asteroids) – NASA мақұлдаған алты зерттеудің бірі болды. Хаббл ғарыш телескобының (HST) жобасының алғашқы жылдарында NASA және Конгресс әуесқой астрономдардың HST зерттеулеріне қатысуына мүмкіндік жасауға қызығушылық танытты. Ғарыш телескопы ғылыми институтының (STScI) директоры Риккардо Джаккони өзінің "директордың қосымша уақыты" бөлігін әуесқой бақылау бағдарламаларына бөлуді шешті. 1985 жылдың желтоқсан айында жеті ұлттық әуесқой астрономия ұйымының басшылары Балтимордағы STScI-де әуесқой астрономдардың HST жобасына қатысуын талқылау үшін кездесті:

Джанет Маттей, Америка өзгермелі жұлдыздарды бақылаушылар қауымдастығы (AAVSO)
Джон Вестфолл, Ай және планеталар бақылаушылар қауымдастығы (ALPO)
Джордж Эллис, Астрономиялық лига
Джесси Эйхенлаб, Тәуелсіз ғарыш зерттеу тобы
Джеральд Перша, Халықаралық әуесқой профотоэлектрлік фотометрия (IAPPP)
Дэвид Данхэм, Халықаралық оккультацияны уақыт бойынша анықтау қауымдастығы (IOTA)
Стивен Эдберг, Батыс әуесқой астрономдары

Команда Хаббл ғарыш телескобын бес астероидтан OH эмиссиясын спектроскопиялық түрде іздеу үшін пайдаланды. OH эмиссиясы астероидтердің бұрын кометалар болғанын көрсетеді. 944 Идальго және 2201 Ольято кометаларға ұқсас эллипстік орбиталармен қозғалады. 182 Эльза, 224 Океана және 899 Жокасте негізгі белдеудегі астероидтер болып табылады. Соңғы үш астероидтың құйрықтары байқалған (Кресак, 1977). Спектроскопиялық зерттеумен бірге, 22 елдегі 80 әуесқой астроном жердегі визуалды бақылаулар жүргізді.

Әуесқой бақылаушылар тобы

Соңғы командада 70-тен астам негізгі бақылаушы болды. Бақылаушылар АҚШ-тың 24 штатында және 22 әртүрлі елде орналасқан.

Зерттеу және зерттеу

Ғалымдар кейбір астероидтардың бұрын комета болған болуы мүмкін деп күдіктенеді. Комета Күнді айналып өтетін әрбір ретте массасының бір бөлігін жоғалтады. Көрсеткендей, кейбіреулері әлдебір уақытта барлық ұшқыш заттарын қолданып бітіріп, немесе Күнді көп рет айналып өткеннен кейін оларды шаң қабатымен жауып тастаған болуы мүмкін. Мұндай объект астероидқа ұқсас көрініс алған жатады. 944 Идальго астероиды кометаға ұқсас орбитада жүретін объекті ретінде жиі талқыланады. Шындығында, Крэсак (1977) оны «өшіп қалған комета ядросы» деп атаған. Сонымен қатар, кометалар көбінесе Юпитерге жақын келеді, ал астероидтар олай етпейді. Идальго Юпитерге 3 кометамен салыстырылатын қашықтықта жақындайды: Энке кометасы, Арен-Риго кометасы және Ноймин I кометасы. Олардың барлығы жойылғанға дейін кометалардан күтілетін әрекеттің төмен деңгейін көрсетеді. "Пионер-Венера" орбиталық станциясы 2201 Ольятомен байланысты магнит өрісінің бұзылуын анықтады. Бұл белсенді кометадағыдан шамамен 10−4 есе аз мөлшерде H газының шығуынан туындауы мүмкін. Ольятоның кометаға ұқсас болуы оның ерекше УФ-сәулеленуімен расталады. Бұл айналасындағы ұсақ бөлшектердің бұлтынан таралатын Rayleigh шашырауы ретінде түсіндіріледі. 1923 жылғы 13 желтоқсанда астроном Жозеп Комас Сола 224 Океана астероидінде команы байқады. Астероидтің суреті 30 доғалық секундқа созылған әлсіз галломен түсірілді. Астероидтің шамасы 11,6 деп анықталды, ал оның гелиоцентрлік қашықтығы 167 миллион миль болғандықтан, команың диаметрі шамамен 24 000 мильді құрады. Астероидтердегі ұшқыш заттардың болуы болашақта астероид белдеуіндегі кеншілер үшін маңызды болар еді. Ұшқыш заттар миссиялар үшін су, отын және оттегімен қамтамасыз етуге мүмкіндік берер еді. 1993 жылғы зерттеуде, астроном-әуесқойлар мен "Хаббл" ғарыш телескопының қатысуымен, 944 Идальго және 2201 Ольято астероидтары "Хаббл" ғарыш телескопының әлсіз нысандар спектрографы арқылы 3085 А толқын ұзындығында OH эмиссиясын зерттеуге алынды. Бұл екі астероид олардың орбиталарының сипаттамасы, метеорлық ағындармен байланысы және басқа да ерекшеліктеріне байланысты таңдалды (толық талқылау үшін Weissman және басқаларға қараңыз, 1989). Гүлбарт детектор G270H спектральдық элементімен жинақтау режимінде қолданылды. Бұл элемент 2325-3225 А толқын ұзындығын қамтиды. Апертура 1 доғалық секундты құрады. 182 Эльза, 224 Океана және 899 Йокасте астероидтары да әлсіз нысандар спектрографымен және G270H бірдей спектральдық элементімен байқалды. Команда жетекшілері жердегі көрермендерге осы нысандарды көрінетін спектрде бақылауға дайын әуесқой астрономдарды іздеу үшін астрономиялық басылымдарда жарнамалар берді, ал "Хаббл" телескопы УФ сәулеленуде зерттеулер жүргізіп жатқанда. Жердегі бақылаушылардан шаңдық команың болуын тексеру сұралды.

Scientists suspect that some asteroids were once comets. A comet loses part of its mass with each passage around the Sun. It would appear that some would eventually use all of their volatiles, or perhaps cover these under a blanket of dust after repeated passages around the Sun. Such an object might then have an asteroid appearance. The asteroid 944 Hidalgo is most frequently discussed as being in a comet like orbit. In fact, Kresak (1977) identified it as an "extinct comet nucleus". In addition, comets tend to approach Jupiter closely while asteroids do not. Hidalgo approaches Jupiter at nearly the same distance as 3 comets: Comet Encke, Comet Arend Rigaux, and Comet Neujmin I, all of which exhibit the low levels of activity expected of comets before they become extinct. The Pioneer Venus Orbiter detected magnetic field disturbances that are correlated with 2201 Oljato. This could be caused by an outgassing of H at a rate of about 10−4 that for an active comet. Oljato's possible comet like nature is supported by its unusual UV reflectance. It has been interpreted as Rayleigh scattering from a cloud of fine particles around it. On December 13, 1923, the astronomer Josep Comas Solá observed the asteroid 224 Oceana with a coma. The asteroid was photographed with a faint halo 30 arc seconds across. The asteroid's magnitude was determined to be 11.6, and at the asteroid's heliocentric distance of 167 million miles, this made the coma about 24,000 miles across. The existence of volatiles on asteroids would be of great significance to future miners of the asteroid belt. Volatiles could supply water, fuel and oxygen for missions. For the 1993 study involving amateur astronomers and the Hubble Space Telescope, 944 Hidalgo and 2201 Oljato were examined with the Hubble Space telescope's Faint Object Spectrograph for 3085 A emission of OH. These two asteroids were selected because of the nature of their orbits, their meteor shower associations, and their other characteristics (see Weissman et al. (1989) for a full discussion of their comet like features). The amber detector was used in the accumulation mode with spectral element G270H. This element covers wavelengths 2325 3225 A. The aperture was 1 arc second. The asteroids 182 Elsa, 224 Oceana, and 899 Jokaste were also observed with the Faint Object Spectrograph, and with the same spectral element G270H. The team leaders placed advertisements in amateur astronomy publications for amateur observers who would be willing to observe these objects in the visible spectrum from the ground, while the HST was making studies in the UV. The ground based observers were asked to check for evidence of a dust coma.

Нәтижелер

944 Идальго мен 2201 Олжатоның спектрлері негізінен күн спектрімен бірдей. ОН шығарылымы немесе басқа да эмиссиялық сызықтар байқалған жоқ. Бұл екі нысанды жерден бақылау 2201 Олжатоның пайда болуы мүмкін деп есептелген аймақтың бірнеше CCD суреттерімен шектелді. 944 Идальго мен 2201 Олжато екеуі де 19 шамаға жуық болды. Бұл оларды көптеген әуесқой телескоптардың мүмкіндігінен тыс қалдырды. Қалған үш астероидтің ешқайсысы әлсіз активті кометалық ядродан күтілетін кометалық эмиссияның белгілерін көрсетпеді. Бұл таңқаларлық емес, себебі нысаналар тұрақты негізгі белдеу орбиталарында орналасқан. 182 Эльза, 224 Океана және 899 Джокасте астероидтары визуалды, фотографиялық, VHS және CCD жабдықтарымен жерден бақыланды. 224 Океана HST бақылаулары кезінде 12 шамада болды. 182 Эльза да 12 шамада, ал 899 Джокасте 15 шамада көрінді. Барлық визуалды бақылаулар нүктелі кескіндерді көрсетті, шаңдық команың белгісі жоқ. Фотографиялық суреттер де осылай нәтиже берді. Көптеген бақылаушылар әлсіз шамаларға жету үшін CCD суреттерін жинақтауға мүкіндік алды. Осы әдіс арқылы екі бақылаушы 899 Джокасте астероидінде қысқа құйрық болуы мүмкін деген белгілерді хабарлады. Бұл шамамен 17 шамада байқалды. Бастапқы суреттегі жақын жұлдыздарды зерттеулер бұл бағыттау кезіндегі шағын ауытқудың нәтижесі болуы мүмкін екенін көрсетті. Үш астероидтің ешқайсысының айналасында команың басқа да белгілері табылмады. 944 Идальго мен 2201 Олжатоның бақылаулары Хаббл ғарыш телескобының жөндеу миссиясынан бұрын жүргізілуі тиіс болды. Нәтижесінде, екі астероид OH-ны анықтау үшін ыңғайлы жағдайда болған жоқ. Идальго Күннен 5 астрономиялық бірлік қашықтықта суреттелді және алыстап бара жатты. Бұл SL 9-дың Юпитерге соқтығысқанға дейінгі шамамен қашықтығына тең. Хаббл ғарыш телескобы да сол әлсіз нысан спектрографы мен G270H спектралдық элементін қолданып, SL 9-дан OH-ның белгісін таба алмады. 2201 Олжато байқалған кезде афелийге жақын болды. Астероид белдеуінің қашықтығынан, 19 шамадағы астероидтың деректеріндегі кез келген OH белгісі шуға жасырынуы мүмкін. Идеалды жағдайда, екі нысан да перигелийден өткеннен кейін көп ұзамай зерттелуі керек еді. Негізгі белдеудегі 224 Океана, 182 Эльза және 899 Джокасте астероидтары оппозицияға жақын бақыланды, бірақ OH эмиссиясының белгісі байқалмады. Соңғы екеуі Хаббл ғарыш телескобының бағыттау мәселелері болған кезде байқалды және бір күн панелінің жоғалғандығына байланысты Күнге ерекше бағдар беруге мәжбүр болды. Бұрынғы кома туралы хабарламалар соқтығыстардың нәтижесі болуы мүмкін.

The spectra for 944 Hidalgo, and 2201 Oljato are essentially identical to the solar spectrum. No OH emission, or other emission lines were apparent. Ground based observations of these two objects were limited to several CCD images of the area in which 2201 Oljato was calculated to appear. Both 944 Hidalgo, and 2201 Oljato were near 19th magnitude. This placed them beyond the limit of most amateur telescopes. None of the other three asteroids showed signs of the cometary emission that would be expected from a weakly active cometary nucleus. This should not be surprising, since the targets lie in stable main belt orbits. Ground based observations of 182 Elsa, 224 Oceana, and 899 Jokaste were conducted visually, photographically, with VHS, and with CCD equipment. 224 Oceana was at 12th magnitude during the HST observations. 182 Elsa was also at 12th magnitude, and 899 Jokaste appeared at 15th magnitude. All visual observations showed point images, with no sign of a dust coma. Photographic images gave the same result. A number of observers were able to accumulate CCD images in order to reach fainter magnitudes. Using this method, two observers reported signs of a possible short tail on the asteroid 899 Jokaste. This appeared around 17th magnitude. Studies of nearby stars on the original image suggest that this was due to a small amount of trailing during guiding. There was no further evidence of a coma around any of the three asteroids. Observations of 944 Hidalgo and 2201 Oljato had to be conducted before the Hubble Space Telescope servicing mission. As a result, the two asteroids were not in convenient positions to detect OH. Hidalgo was imaged at 5 Astronomical Units from the Sun, and moving away. This is approximately the same distance as SL 9 was before it impacted on Jupiter. The Hubble Space Telescope, using the same Faint Object Spectrograph and spectral element G270H, also failed to find any evidence of OH from SL 9. 2201 Oljato was near aphelion when it was observed. From the distance of the asteroid belt, any OH signature may have been hidden by noise in the data of the 19th magnitude asteroid. Ideally, both objects should have been studied shortly after perihelion passage. The main belt asteroids 224 Oceana, 182 Elsa, and 899 Jokaste were observed near opposition, but did not show any evidence of OH emission. The last two were observed when the Hubble Space Telescope was having guidance problems, and had to present special orientation to the Sun due to the loss of one solar panel. The reports of previous coma may have been due to impacts.