Астероид Эрос. Миссия космического аппарата NEAR
<< 1. Основной пояс астероидов | Оглавление | 3. Космический эксперимент ... >>
2. Транснептуновые объекты
2.1. Орбитальные характеристики
Особый интерес в последние годы вызывают так называемые транснептуновые объекты.
К. Эджворт (K. Edgeworth) в 1949 году и Г. Койпер (G. Kuiper) в 1951 году высказали предположение, о существовании популяции небесных тел за орбитой Нептуна. Это предположение блестяще подтвердилось открытием астероида 1992 QВ1 (a = 44 а.е., е = 0.08, i = 20, диаметр примерно 200 км.), первого в новом, внешнем поясе астероидов.
На декабрь 2000 года открыто 338 объектов этого пояса. Новая популяция получила название ЕКВ (Edgeworth- Kuiper Belt) пояс Эджворта-Койпера. Объекты этого пояса называют также TNOs транснептуновые объекты.
На основе статистики открытий прогнозируется существование 100000 транснептуновых объектов с диаметром более 100 км, которые движутся в области 30-50 а.е.
Параметры орбит открытых астероидов позволяют разделить их на 3 динамических класса (табл.2):
|
Таблица 2. Характеристика трех динамических классов транснепуновых объектов. | ||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||
Последний класс был выделен после открытия астероида 1996 TL66 (a = 85 a.e., e = 0,59, i = 24o). |
Менее 1% составляют объекты, большие полуоси орбит которых имеют значения от 32 до 38 а.е.
Если внутренний край ЕКВ определен орбитой Нептуна, то его внешний край неизвестен. Открытие 1996 TL66 свидетельствует о том, что ЕКВ может простираться намного дальше области 30 50 а.е. Предполагается существование более 6000 объектов, имеющих орбиты, подобные 1996 TL66.
Открыты 3 объекта с явно кометными орбитами - их эксцентриситеты больше 0.9.
Обнаружено 5 астероидов, движущихся в резонансе с Нептуном, 1 астероид движется в резонансе 3/4, 2 астероида - в резонансе 3/5 [5].
2.2. Динамическая структура ЕКВ
Динамическая структура пояса астероидов определяется средним движением и вековыми резонансами. Резонансы разделяют часть фазового пространства, соответсвующего поясу астероидов, на отдельные динамически отличные зоны. Они действуют на движение соседних астероидов, создают люки в распределении элементов орбит и т.д. Поэтому знание расположения резонансов важно для знания динамической структуры пояса астероидов.
Первые попытки характеризовать резонансную динамику среднего движения были предприняты А.Морбиделли и Ф. Томасом [3]. Границы резонансов они вычисляли как сепаратрисы осредненной плоской круговой задачи трех тел: Солнце Нептун частица. Рис.1 воспроизводит результаты этих вычислений. Резонансы n/m с Нептуном обозначены через Nn/m, резонансы с Ураном - Un/m. Вертикальная линия указывает положение каждого резонанса, а кривые по обе стороны от нее определяют его ширину. Непрерывные линии относятся к резонансам с Нептуном, пунктирные с Ураном. Две кривые, обозначенные более жирным шрифтом, определяют орбиты Нептуна и Урана, с перигельными расстояниями соответственно 30.11 и 19.22 а.е. Точечная кривая соответствует перигельному расстоянию q = 35 а.е., при котором в процессе численного интегрирования становятся ощутимыми дестабилизирующие эффекты от далеких сближений с Нептуном, при любых значениях их перигельных расстояний не имеют тесных сближений с планетой. Однако резонансы с Нептуном не препятствуют тесным сближением с Ураном. Так, вычисления Галлардо и Ферраз Мелло показали, что вследствие возмущений от Урана резонанс 2/3 с Нептуном становится неустойчивым при q = 25.5 а.е. и е = 0.36.
Резонансы в основном имеют место во внутренней части ЕКВ. При а больше 45 а.е. их меньше, и они являются более узкими при малых е.
 |
Рис. 1. Положение и ширина резонансов с Нептуном и Ураном в поясе Эджворта-Койпера для больших полуосей от 32 до 50 а.е. (График взят из [5].) |
Более полные численные исследования динамической структуры выполнил Дункан с соавторами. На интервале в 4 млрд лет ими была прослежена эволюция нескольких тысяч фиктивных частиц. Рис 2. показывает динамическое время жизни частицы (время, прошедшее до первого сближения с Нептуном в пределах трех градусов сферы Хилла) в зависимости от начальных значений а и е при i = 1o. Рисунок характеризует главные динамические свойства:
- кривая, соответствующая перигельному расстоянию q = 35 а.е., делит, по существу, плоскость (а,е) на две части - часть, характеризуемую временем жизни в 4 млрд лет, и часть, движение в которой неустойчиво на гораздо более коротких интервалах времени;
- выше кривой q = 35 а.е. существуют только орбиты с большими временами жизни, связанные с резонансами 1-го порядка;
- ниже кривой q = 35 а.е. главными неустойчивыми областями (где даже частицы на начальных круговых орбитах имеют короткое динамическое время жизни) являются области между 35-36 и 40-42 а.е., в которых находятся перигельные вековые резонансы v7 и v8, относящиеся к Урану и Нептуну.
Заметим, что ЕКВ оказывается разделенным в основном на две части: внутренний пояс с а меньше 40 а.е., где устойчивые орбиты связаны с резонансами 1-го порядка (за исключением области квазикруговых орбит между 36 и 39 а.е.), и внешний пояс (или классический пояс, а больше 42 а.е.), где устойчивые орбиты являются в основном нерезонансными. Такая структура ЕКВ напоминает структуру главного пояса астероидов.
|
|
Рис. 2. Динамическое время жизни пробных частиц как функция начальных значений больших полуосей и эксцентриситетов их орбит. Начальное значение наклона принято равным 1o. точки обозначают положение объектов ЕКВ, наблюдавшихся более чем в одной оппозиции. (График взят из [5].) |
Рис.2. показывает также существование орбит, которые приближаются к орбите Нептуна только спустя миллиарды лет эволюции. Это может оказаться важным для понимания происхождения комет семейства Юпитера.
Открытие новых транснептуновых объектов пополнят наши знания о динамической структуре пояса Эджворта-Койпера и будут способствовать воссозданию более реальной картины происхождения этого внешнего пояса [5].
2.3. Физикохимические характеристики.
Несмотря на быстрый рост открытий транснептуновых объектов информация об их физико-химических характеристиках невелика. Это очень слабые объекты (вид. Зв. Вел. 23-25 и слабее), поэтому наблюдать их трудно. Размеры их варьируются в пределе от ~6 до ~500 км. Исключение составляет открытый 28 ноября 2000 года астероид 2000 WR106 его диаметр оценивается в пределах 750-1000 км. Это самый крупный из открытых транснептуновых объектов. Больше только Плутон, и система Плутон Харон может рассматриваться как самый большой член ЕКВ.
Фотометрические наблюдения астероида 2000 WR106 позволили сделать вывод о том, что его поверхность в среднем в 8 раз темнее, чем поверхность Плутона.
По спектру астероид 1996 TO66 впервые в ЕКВ обнаружено присутствие водяного льда на поверхности астероида.
У астероида 1994 VK8 определено изменение яркости 0.5m. Это может свидетельствовать либо о существенной несферичности планеты, либо о неоднородности ее поверхности.
Спектрофотометрические наблюдения показали различие спектров, и на этом основании немногие наблюдавшиеся астероиды разделены на 2 группы: одна имеет спектры, похожие на спектры темных астероидов типов C и D; другая имеет красные спектры. Спектр астероида 1993 SC содержит полосы поглощения, близкие к найденным у Плутона или Тритона, что подтверждает присутствие льдов углеводородов, как CH4, C2H6 и более сложных. Был получен спектр и астероида 1996 TL66, - он почти плоский и очень похож на спектр кентавра Херон. Различия в спектрах отражают различия в составе поверхностей астероидов. Мы не знаем природы этих различий: или это генетически разные характеристики строения, или результат столкновений тел, обнажающих внутренние слои, и/или результат взаимодействия космических частиц с веществом поверхности.
В заключении отметим, что изучение транснептуновых объектов имеет важное значение для космогонии Солнечной системы. Эти тела, видимо, как остатки первоначальной аккреационной фазы Солнечной туманности могут содержать исходный и наименее подвергшийся трансформациям материал, доступный непосредственному исследованию [5].
<< 1. Основной пояс астероидов | Оглавление | 3. Космический эксперимент ... >>
|
Публикации с ключевыми словами:
астероиды - Эрос - NEAR-Shoemaker - конкурс
Публикации со словами: астероиды - Эрос - NEAR-Shoemaker - конкурс | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
