Как мы можем определить размер и форму астероида?

Самый простой способ измерить размер и форму астероида — подойти поближе и сфотографировать его. Просто — в теории. На практике, конечно, отправить космический корабль за сотни миллионов миль в космос, чтобы он оказался точно в том же месте, что и астероид, на самом деле не так просто. И это не дешево: миссия Dawn к астероидам Церера и Веста заняла более десяти лет в полете (и еще больше на земле) и стоила примерно 446 миллионов долларов. Это, ну, это более 200 миллионов долларов за астероид.

С другой стороны, космический корабль может рассказать нам не только о размере и форме, но и о свойствах поверхности, кратерах, химическом составе и т. д. Просто взгляните на всю информацию на рисунках ниже — и нажмите на картинку для просмотра. полноразмерная версия.

Инфракрасное излучение и множество предположений

• яркость в видимом диапазоне зависит от размера астероида и отражающий свойства его поверхности
• яркость в инфракрасном диапазоне во многом зависит от размера астероида и эмиссия абсолютно черного тела свойства его подповерхностных слоев

Если мы сможем измерить как оптическое, так и инфракрасное излучение на нескольких разных длинах волн в каждой области, а также если мы сможем проводить измерения в течение многих месяцев, так как мы видим астероид под разными углами относительно Солнца, а также если сделать ряд предположений о свойствах материала и форме астероида, то можно вывести размер тела.

Проект NEOWISE, который использует спутник WISE на орбите вокруг Земли для получения инфракрасных измерений объектов в космосе, позволил астрономам применить этот метод к ТЫСЯЧАМ астероидов. Превосходно!

Изображение космического корабля WISE перед запуском, предоставлено NASA и JPL.

Однако результаты хороши ровно настолько, насколько хороши некоторые предположения, сделанные в наших моделях инфракрасных и видимых свойств поверхности. Кроме того, неопределенности, как правило, . вроде большой. Посмотрите на диаметры в таблице ниже. Это не «однопроцентные» результаты; типичные неопределенности составляют от 20 до 40 процентов.

Таблица 2 взята из диаметров и альбедо астероидов из миссии реактивации NEOWISE, годы 4 и 5, автор Масьеро и др., The Planetary Science Journal, том 1 (март 2020 г.)

Воспользуйтесь необычными событиями: покрытиями

Посмотрите в любую точку неба, и вы увидите сотни и тысячи звезд.

В области неба, называемой эклиптикой, иногда можно обнаружить астероиды, медленно скользящие по звездному полю.

Большую часть времени астероиды скользят между звездами. Но время от времени путь астероида проходит прямо перед звездой.

Всего на секунду или две каменистое тело астероида полностью заблокирует свет от звезды, в результате чего она исчезнет.

Затем, когда астероид продолжит двигаться по своей орбите, он обнажит звезду, и мы снова увидим звездный свет.

Небольшой астероид заблокирует звездный свет на очень короткий период времени; но большой астероид может блокировать свет на 5 или 10 секунд.

На самом деле существует простая зависимость между временем т для которых звездный свет заблокирован, размер Д астероида, а скорость в астероида на его орбите.

Астрономы много лет изучают большинство астероидов, поэтому у нас есть очень, очень хорошие измерения скорости. в каждого на своей орбите вокруг Солнца. Это означает, что ЕСЛИ нам посчастливится внимательно наблюдать за звездой в нужное время, когда перед ней проходит астероид, и мы точно измерим продолжительность т покрытия, то мы можем вычислить размер астероида через

«Но, — могут возразить, — каковы шансы, что астрономы случайно увидят нужную звезду в нужное время?» Ну, эти шансы были бы малы. если только какие-нибудь славные ученые заранее не составили список таких событий затмения.

• Список прогнозов на asteroidoccultations.com

Например, еще в феврале 2020 года сайт предсказания включал одно событие, при котором астероид Тира пройдет перед звездой в ночь на 18 февраля. При этом он отбрасывает тень на некоторые части Земли; и по мере движения астероида эта тень будет скользить по поверхности Земли. В данном конкретном случае след тени проходил через южные районы Соединенных Штатов:

Изображение предоставлено удивительным сайтом asteroidoccultations.com.

Группа астрономов отправилась в места вдоль этого пути, прихватив с собой телескопы, камеры и оборудование для измерения времени.

Каждый наблюдал, исчезла ли звезда, и если да, то на какое время. Выяснилось, что в некоторых местах падение длилось 5 секунд, а в других — только 3 секунды, или 1 секунду, а в некоторых случаях вообще не было провала. И этот диапазон длительностей дает нам диапазон диаметры поперечного сечения которые отбирал каждый наблюдатель. Собрав всю информацию вместе, мы можем сделать двухмерный силуэт астероида!

Изображение предоставлено asteroidoccultations.com

При тщательной подготовке и тщательных измерениях астрономы-любители (и профессионалы) на поверхности Земли могут использовать небольшие телескопы для измерения размеров и формы астероидов.Это дешево, но очень эффективно!

Моя попытка измерить (256) Анна

Рано утром 14 июля 2020 года, примерно в 3:40 утра по восточному поясному времени, было предсказано, что астероид, известный как (256) Анна, пройдет перед звездой, известной как TYC 1188-651-1. Путь ее тени по Земле был несколько необычен: она двигалась с юга на север вдоль атлантического побережья Северной Америки:

Теперь предсказанный путь проходил немного западнее района Рочестера. На карте ниже зеленая линия отмечает центр прогнозируемого пути, а красная — восточные и западные границы расчетного диапазона краев. Обсерватория RIT в Генриетте находится примерно в 20 км от восточной границы.

Изображение предоставлено сайтом интерактивной карты затмения Дерека Брейта.

Тем не менее, я решил попробовать. Итак, я отправился в обсерваторию в 2 часа ночи во вторник, направил один из наших телескопов на целевую звезду и сфокусировал его свет на видеокамеру. Я смог ясно увидеть целевую звезду (в центре диаграммы ниже); справа от нее была вторая звезда такой же яркости.

Я включил коротковолновое радио на сигнальную станцию ​​WWV и стал слушать, как оно объявляет время.

поставить галочку . поставить галочку . поставить галочку . По сигналу время будет 7 часов 41 минута по всемирному координированному времени. . ЗВУК. поставить галочку . поставить галочку . поставить галочку . поставить галочку

Я наблюдал с 03:40:00 до 03:43:00, примерно за одну минуту до и после предсказанного времени, но яркость звезды так и не изменилась.

Тем не менее, я отправил официальный отчет о несобытии в офис IOTA; возможно, это поможет определить край конечности астероида.

Надеюсь, в следующий раз повезет!

Резюме

• Один из способов определить размер и форму астероида — отправить космический корабль, чтобы пролететь мимо него или вокруг него. Это очень дорого, и на планирование и реализацию уходит около десяти лет.
• Если можно измерить яркость астероида в видимом свете с помощью обычного телескопа и в инфракрасном свете с помощью спутника NEOWISE, то можно оценить его размер; но это основано на догадках о тепловых свойствах материала вблизи его поверхности. Кроме того, он дает мало информации о форме.
• Если астероид случится оккультный звезда, то измерение продолжительности исчезновения звезды может дать относительно точные значения ее диаметра. Если несколько телескопов в разных местах производят измерения, можно также наметить форму поперечного сечения.
• Ранее на этой неделе я пытался наблюдать покрытие астероидом (256) Анна. Увы, тень астероида не попала в меня.

Чтобы получить больше информации

Центр малых планет — отличное место, где можно найти достоверную информацию об орбитах астероидов и комет.

• Международная ассоциация синхронизации затмений (IOTA) приветствует новых членов. Присоединиться и принять участие может любой желающий.
• Список предстоящих событий затмения со ссылками на подробную информацию и карты
• Список событий Дерека Брейта с интерактивными картами, показывающими теневые дорожки на поверхности Земли.

Авторское право © Майкл Ричмонд. Эта работа находится под лицензией Creative Commons License.