Изучение природы астероидов методами спектрофотометрии

• Автор: Бусарев, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 301 с. : ил.

Содержание:

Глава I. Описание и обоснование спектрофотометрического метода изучения астероидов и других твердых безатмосферных небесных тел
1.1. Методика измерения спектра и расчета спектра отражения твердого небесного тела
1.2. Солнечные аналоги как стандарты и как источники шума при получении спектров отражения твердых безатмосферных небесных тел

1.3. О спектральных помехах, возникающих в земной атмосфере

1.4. Способы борьбы с «внешним» спектральным шумом

1.5. Основные особенности в спектрах отражения астероидов

и их химико-минералогическое значение

1.6. Влияние космогенных факторов на спектральные характеристики астероидов

1.7. Альбедные неоднородности поверхностного вещества астероидов и возможные причины их возникновения

Глава II. Образцы-аналоги и результаты их исследований

Глава III. Полученные спектры отражения астероидов и их анализ....
Глава IV. Спектрально-частотный метод (СЧМ) и его применение
при изучении 21 Лютеции и 4 Весты
Глава V. Общая интерпретация результатов в свете современных представлений о происхождении и эволюции астероидов
5.1. Таксономические (спектральные) классификации астероидов и их использование
5.2. Возможное происхождение и ранняя эволюция астероидов основных таксономических типов
5.3. Об эволюции каменно-ледяных допланетных тел в зоне формирования Юпитера и возможных последствиях их взаимодействия с родительскими телами астероидов
5.4. Гипотеза о формировании астероидов С-типа и углистых хондритов на малых телах и ее подтверждения
Заключение
Список литературы
Приложение

Общая характеристика работы. Массовые открытия экзопланет с помощью новейших наземных методов, а также при осуществлении космических проектов, подобных "Kepler" (NASA)

Диссертационная работа выполнена в пограничной области между астрофизикой и планетными науками и посвящена развитию нового в России направления исследований - наземной спектрофотометрии астероидов и других твердых безатмосферных небесных тел. Полученные в видимом диапазоне (0,40-0,92 мкм) спектры отражения нескольких десятков астероидов Главного пояса используются для оценки состава их вещества. В то же время изучение и интерпретация полученных результатов привела автора к рассмотрению ранних формационных и эволюционных процессов, следы которых, вероятно, сохранились на астероидах до настоящего времени.

Актуальность темы. Резкий рост количества открытых малых планетных тел в последнее время приводит к необходимости более широкого использования и развития дистанционных методов их исследования. Только в Главном поясе астероидов, расположенном в основном на гелиоцентрических расстояниях 2,2-3,3 а. е. уже известно более 200000 малых планет, которым присвоены постоянные номера. Но у подавляющего большинства астероидов пока известны только элементы орбит и приближенные размеры. В то же время среди специалистов складывается мнение, что без знания физико-химических свойств, если не всех, то большинства этих тел невозможно успешное решение проблем космогонии Солнечной системы в целом. Например, при разработке новейших численных моделей формирования планет и ранней миграции планет-гигантов в Солнечной системе современная структура Главного пояса астероидов используется как «пробный камень» или критерий правильности полученных результатов (напр., Petit et al., 2001; Levison et al., 2009; Morbidelli et al., 2010).
С другой стороны, решение актуальных задач астероидно-кометной опасности и освоения внеземных природных ресурсов невозможно без точного знания физико-химических параметров сближающихся с Землей астероидов и ядер комет. Оперативные и достоверные данные о таких телах могут быть получены в большинстве случаев только дистанционными методами.
Реальный путь массового и эффективного изучения астероидов и других твердых безатмосферных небесных тел - широкое использование и развитие наземных дистанционных (астрофизических) методов их исследований. Те же методы могут быть применены (возможно, в упрощенном варианте) и при массовых космических обзорах этих тел.
Традиционными оптическими методами исследования твердых небесных тел являются фотометрия, спектрофотометрия и поляриметрия, которые давно используются и хорошо разработаны. Однако среди них необходимо выделить спектрофотометрию и основанные на ней методы, которые дают возможность прямого определения физико-химических и минералогических свойств поверхностного вещества твердых безатмосферных небесных тел. Кроме того известно, что элементный и минеральный состав твердого

поверхности Цереры (им соответствуют спектры 1, 2, 6, 8 и 9) типичны для астероидов О-типа, другие ее части подобны астероидам СВР-типов, то есть могут иметь низкотемпературный (углисто-хондритовый) состав. В то же время спектр отражения 7 (рис. 16) характерен для дегидратированных или даже высокотемпературных минералов. Значительное изменение формы спектров - от выпуклой (кривые 1, 2, 7-9) до вогнутой (кривые 3, 4, 10, 12) -свидетельствует об изменениях степени гидратации (или окисления) вещества, влияющей на интенсивность интервалентных полос поглощения Бе2+ и Ре3+ в видимом диапазоне. Подобные вариации могут быть результатом различного нагревания поверхностного вещества астероида при его ранней тепловой эволюции и/или при последующих крупных ударных событиях. Это подтверждается значительными вариациями альбедо Цереры, обнаруженными при фотометрических наблюдениях ее поверхности с телескопом Хаббла (1л Щ а1., 2006).
2 Паллада. При наблюдениях Паллады (Твр = 7,h813; pv = 0,159; D = 498,1 км; Sp = В, В, В) на телескопе Хаббла было уточнено значение ее диаметра (582x556x500 км) (Schmidt et al., 2008).
Как установлено при фотометрических исследованиях Паллады с телескопом Хаббла, на ее поверхности имеются альбедные неоднородности порядка нескольких процентов (Schmidt et ah, 2008). Полученные нами спектры отражения (рис. 19) показывают, что с вращением Паллады меняется также состав и/или степень гидратации вещества: спектры 1 и
соответствуют С-типу, а спектр 3 - F-типу. В то же время общепринятым типом астероида считается близкий к С-типу В-тип.
2 Паллада ((13/(14-ИМ)7)
: х % £.0
А Bvara (28/29-10-1)8)
0.55 0.65 0
Дины волны (мкм)
Рис. 19.
Д'11111.1 ВОЛНЫ (мкм)
Рис. 20.