Эволюция комет

Космологические исследования комет
51
Просмотров
Заметки > Природа
Дата публикации: 2013-05-07
Страниц: 4

УДК 523.6 ДИНАМИЧЕСКАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ КОМЕТ: ДОЛЯ АСТЕРОИДОВ, СБЛИЖАЮЩИХСЯ С ЗЕМЛЕЙ, КОМЕТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Д.Ф. Лупишко, В.В. Емельяненко, Е.Е. Бирюков Работа посвящена фундаментальной проблеме современной астроно­ мии: выявлению физически свойств, характерных для комет и кометных астероидов. Получено, что доля кометных астероидов составляет от общего количества астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ). Введение Еще не так давно кометы и астероиды рассматривались как совершенно разные популяции малых тел в Солнечной системе. Однако в последнее десятилетие появляется все больше наблю­ дательных данных и результатов численного моделирования, которые свидетельствуют о тесных взаимосвязях между кометами и астероидами. Это - обнаружение астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ), находящихся на кометоподобных орбитах сходство некоторых фи­ зических и оптических свойств (альбедо, цвет, поляризационные характеристики, форма, ско­ рость вращения и др.) кометных ядер с низкоальбедными астероидами; обнаружение кометопо- добной активности ряда астероидов [1]. Более глубокое понимание этих связей, а также процес­ сов динамической и физической эволюции комет в «кометные астероиды», представляет интерес не только с точки зрения космогонических проблем малых тел Солнечной системы, т.е., фунда­ ментальной науки, но и с точки зрения прикладной - проблема астероидно-кометной опасности, наличие водяного льда на астероидах и т.п. Идея о возможном существовании среди АСЗ ядер потухших комет (т.е., исчерпавших свою активность) была высказана Эпиком еще в 1963 г. [2]. В настоящее время таких переходных ме­ жду кометами и астероидами объектов (comet-asteroid transition objects), которые периодически проявляют признаки кометной активности, известно несколько (см., напр., [3]). Это - 7968 Elst- Pizarro = 133Р/Е-Р в главном поясе, 4015 Wilson-Harrington = 107P/W-H среди АСЗ, С/2001 OG108 среди Дамоклоидов и другие. Динамическая эволюция (т.е., эволюция орбиты) таких объ­ ектов изучена больше, чем физическая (см., напр., [4]). Основным механизмом пополнения популяции АСЗ является так называемый, резонансный механизм, когда астероид главного пояса или его фрагмент размером D < 20 км, образовавшийся в результате катастрофического разрушения родительского тела, под действием эффекта Ярков- ского попадает в зону резонанса среднего движения с Юпитером 3:1 (или векового резонанса v6), где испытывает хаотическое возрастание эксцентриситета, в результате его орбита эволюциони­ руют так, что с течением времени начинает пересекать орбиты планет земной группы. Как пока­ зывают оценки, главный пояс астероидов является основным источником пополнения и поддер­ жания АСЗ-популяции в стабильном состоянии. Возникает естественный вопрос, а какова же доля АСЗ кометного происхождения? Оценки, полученные в прошлом веке (до 2000 г.), содержали практически весь спектр возможных значе­ ний. Так, Эпик [2] считал, что большинство из этих объектов как раз являются ядрами потухших комет. Б.Ю. Левин и А.Н. Симоненко (Москва) в 1981 г. возражали против кометной природы большинства АСЗ, поскольку последние являются родительскими телами метеоритов, которые не могли сформироваться в ядрах комет. Г. Везерилл в США оценил долю АСЗ кометного происхо­ ждения в 40 % (1988 г.), а Р. Бинзел и др. в 1992 г. заключили ее в пределы от нуля до 40 %. В то же время, Э. Тедеско и Дж. Градье в 1987 г. считали, что если кометные ядра и встречаются сре­ ди АСЗ, то крайне редко (ссылки на эти оценки содержатся в статье [5]). Накопление большего количества данных о физических и орбитальных свойствах АСЗ и ко­ мет, безусловно, способствовало более точным оценкам доли кометных ядер среди астероидов, сближающихся с Землей, появившихся в 2001 г. и позже. 78 Вестник ЮУрГУ, № 19, 2007


Серия «Математика, физика, химия», выпуск 9 79

Физика ется малым число обнаруженных дамоклоидов (около 35 С переигелииным расстоянием q < 5 а.е.) и их большим периодом обращения вокруг Солнца. Мы рассмотрели угасание и разрушение ядер комет галлеевского типа, захваченных из облака Оорта. Нами было получено, что на орбитах га- леевсксого типа должно существовать дамоклоидов, пересекающих орбиту Земли. Следова­ тельно малое число обнаруженных дамоклоидов объясняется не эффектами наблюдательной се­ лекции, а результатом физических процессов в ядрах комет, в результате чего на орбитах с q < 1 а.е. количество активных КГТ и дамоклоидов сопоставимо. Заключение Таким образом, можно подытожить, что последние оценки доли астероидов кометного про­ исхождения, которые могут сближаться и пересекать орбиту Земли, в среднем согласуются с ве­ личиной Представляется, что эта величина может существенно зависеть от диапазона размеров АСЗ. А это очень важно с точки зрения проблемы астероидно-кометной опасности: ли­ бо объект, который находится на трассе сближения с Землей и угрожает возможным столкнове­ нием, является фрагментом астероида главного пояса с объемной плотностью либо же это ядро потухшей кометы со средней плотностью которое претерпит сильную фраг­ ментацию и испарение при входе в плотные слои земной атмосферы. Если принять во внимание, что источником АСЗ кометного происхождения могут быть разные динамические группы комет, то надо учитывать и такой фактор как связь физических характеристик комет (состав) с местами их образования и/или эволюцией [18, 19]. Для распознания таких объектов и для более надежной оценки их относительного количества необходимо знать и уметь определять характерные для них физические характеристики. Такие исследования представляются в настоящее время исключи­ тельно актуальными. Следует особо выделять исследование комет галлеевского типа и дамоклоидов, поскольку только для этих объектов облако Оорта является основным источником пополнения. Из анализа физических характеристик КГТ и дамоклоидов модно выделить особенности, характерные для объектов из облака Оорта. Благодаря чему можем определить, какова доля комет семейства Юпитера из облака Оорта и пояса Эджеворта-Койпера. Что в свою очередь даст нам ключ к по­ ниманию всей структуры внешней части Солнечной системы: пояс Эджеворта-Койпера, диск рассеянных объектов, внутреннее и внешнее составляющие облака Оорта. Емельяненко В.В. и Бирюков Е.Е. благодарят РФФИ (грант № 06-02-16512) за поддержку. Литература 1. Hsieh, Н.Н. 2006. Active asteroids: mistery in the Main Belt / H.H. Hsieh, D. Jewitt // Proceed. of IAU Symp. 229: Asteroids, Comets, Meteors. Aug. 7 - 12, 2005. Buzios, Rio de Janeiro, Brazil. Cambridge Univ. Press. - P. 425-437. 2. Opik, E.J. The stray bodies in the solar system. Part I. Survival of cometary nuclei and the aster­ oids / E.J. Opik // Adv. Astron. Astrophys. - 1963. - V. 2. - P. 219-262. 3. Toth, I. Connection between asteroids and cometary nuclei / 1 . Toth // Proceed, of IAU Symp. 229: Asteroids, Comets, Meteors. Aug. 7 - 12. 2005. Buzios, Rio de Janeiro, Brazil. Cambridge Univ. Press. - P. 67-96. 4. The effect of Yarkovsky thermal forces on the dynamical evolution of asteroids and meteoroids / W.F. Bottke, D. Vokrouhlichy, D.P. Rubincam, M. Broz // In: ASTEROIDS III. Eds. R.P. Binzel et al. Univ. of Arizona Press, Tucson (USA). - 2002. - P. 395-408. 5. Лупишко, Д.Ф. Об источниках происхождения астероидов, сближающихся с Землёй / Д.Ф. Лупишко, Т.А. Лупишко // Астрон. Вестник. - 2001. - Т. 35, № 3. - С. 250-256. 6. Fernandez, Ya.R. Low albedos among extinct comet candidates / Ya.R. Fernandez, D.C. Jewitt, S.S. Sheppard // Astrophys. J. - 2001. - V. 553. - P. L197-L200. 7. Whiteley, R.J. A compositional and dynamical survay of the near-Earth asteroids / R.J. Whiteley // PhD. thesis. University of Hawaii. -2001. - 189 p. 8. Bottke, W.F.Jr. Debiased orbital and absolute magnitude distribution of the near-Earth objects / W.F.Jr. Bottke, A. Morbidelli, R. Jedicke, et all I Icarus. 2002. - V. 156, № 2. - P. 399-433. 80 Вестник ЮУрГУ, № 19, 2007


9. Binzel, R.P. Observed spectral properties of near-Earth asteroids: resulta from population distri­ bution, source regions, and space weathering processes / R.P. Binzel, A.S. Rivkin, J.S. Scott et all I Icarus. - 2004. - V. 170, №. 2. - P. 259-294. 10. Emel'yanenko, V.V. Capture of Halley-type comets from the near-parabolic flux / V.V. Emel'yanenko, M.E. Bailey // Mon. Not. R. Astron. Soc. - 1998. -V. 298. - P. 212-222. 11. Emel'yanenko, V.V. From the Solar system comet cloud to near-Earth space / V.V. Emel'yanenko // Evolution and Source Regions of Asteroids and Comets // Proc. IAU Coll. 173. Eds.:J. Svoren, E.M. Pettich, and H. Rickman, Astron. Inst. Slovak Acad. Sci., Tatranska Lomnica. - 1999.-P. 339-344. 12. Бирюков, Е.Е. Захват комет из облака Оорта на орбиты галлеевского типа и орбиты се­ мейства Юпитера / Е.Е. Бирюков // Астрон. Вестник. - 2007. - Т. 41, № 3. - С. 232-240. 13. Jewitt D. A first look at the damocloids / D. Jewitt // Astron. J. - 2005. - V. 129. - P. 530-538. 14. Morbidelli, A. An overview on the Kuiper belt and on the origin of Jupiter-family comets / A. Morbidelli // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. - 1999. - V. 72. - P. 129-156. 15. Fernandez, J.A. Are there many inactive Jupiter-Family Comets among the Near-Earth asteroid population? / J.A. Fernandez, T. Gallardo, A.N. Brunini // Icarus. - 2002. - V. 159. - P. 358-368. 16. Emel'yanenko, V.V. Structure and Dynamics of the Centaur Population: Constraints on the Ori­ gin of Short-Period Comets / V.V. Emel'yanenko // Earth, Moon, and Planets. - 2006. - V. 97. - P. 341-351. 17. Fernandez J.A. The transfer of comets from parabolic orbits to short-period orbits: Numerical studies / J.A. Fernandez, T. Galardo // Astron. And Astrophys. - 1994. - 281. - P. 911-922. 18. A'Hearn, M.F. The ensemble properties of comets: Results from narrowband photometry of 85 comets, 1976-1992/M.F. A'Hearn, R.L. Millis, D.J. Schleiher, e/ all/ Icarus. 1995.-V. 118.-P. 223- 270. 19. Schleicher, D.G. Comet taxonomy and evolution / D.G. Schleicher // Asteroids, Comets, Mete­ ors 1993 // Eds: A. Milani, M. Di Martino, A. Cellino. - Dordrecht (Germany): Kluwer Acad. Publ. - 1994.-P. 415-428. Поступила в редакцию 17 сентября 200 7 г. Серия «Математика, физика, химия», выпуск 9 81

Chkmark
Всё

понравилось?
Поделиться с друзьями

Отзывы