АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2019, том 96, № 12, с. 1031-1044

УДК 523.44

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ТЕЛЕСКОПОВ-РОБОТОВ МАСТЕР:

НАБЛЮДЕНИЯ АСТЕРОИДА NEA 2015 TB145

Н. В. Тюрина¹, В. В. Чазов¹, А. В. Габович^1,3, П. В. Балануца^1,2, В. В. Владимиров¹,

О. А. Гресс^1,4, А. С. Кузнецов¹, Р. Реболо Лопез⁵, М. Серра-Рикарт⁵,

В. В. Юрков³, Д. М. Власенко^1,2, Н. М. Буднев⁴, Ю. П. Сергиенко³

¹Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,

Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва, 119234 Россия

²Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,

Физический факультет, Mосква, 119991 Россия

³Благовещенский государственный педагогический университет, Благовещенск, 675000 Россия

⁴Иркутский государственный университет, Институт прикладной физики, Иркутск, 664003 Россия

⁵Instituto de Astrofιsica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain

Поступила в редакцию 27.02.2019 г.; после доработки 21.06.2019 г.; принята к публикации 25.06.2019 г.

Представлены результаты фотометрии в белом свете уникально длиной серии (13.5 часов наблю-

дений, 1124 измерения) близкого астероида NEA (АСЗ) 2015 TB145, полученные на широкополь-

ных телескопах-роботах МАСТЕР-Амур и МАСТЕР-Таврида Глобальной сети МАСТЕР МГУ,

расположенных в Крыму и в Благовещенске. За время наблюдений объект прошел более 120^◦.

Астероид прошел точку наибольшего сближения с Землей, т.е. наблюдения велись как на встречном

курсе, так и вдогонку. Таким образом, за счет геометрии пролета наш временн `ой ряд наблюдений

содержит информацию об астероиде с принципиально разных углов и намного лучше подходит для

определения именно формы объекта. Проведено математическое моделирование кривой блеска и

астрометрических положений (код Asteroids3D), в результате которого получены вероятная форма

астероида (коническая) и период вращения вокруг оси 5.9 часов (что в пределах ошибок совпадает с

удвоенным периодом 2.9 часа, полученным другими наблюдателями, опубликованным ранее), а также

ориентация оси вращения в эклиптических координатах: долгота λ = 53^◦, широта β = -20^◦.

DOI: 10.1134/S0004629919120119

1. ВВЕДЕНИЕ

на минимальном расстоянии от Земли 0.00326 а.е.

(это был самый близкий пролет известных крупных

В работе представлены результаты наблюдений

астероидов до 2027 г.⁴) и имел максимальный блеск

астероида NEA(АСЗ) 2015 TB145 [1], сближав-

10^m [3, 4], что позволило получить его фотометрию

шегося с Землей в октябре 2015 г. Наблюде-

и оценить форму⁵, размер и другие параметры [1,

ния выполнены на телескопах-роботах Глобальной

3-10].

cети МАСТЕР МГУ, которые также открывают

Астероиды, которые при пролете мимо Земли

потенциально-опасные астероиды [2].

приближаются к ней на расстояние меньше 1.3 а.е.,

Астероид NEA 2015 TB145 был обнаружен

называются NEA (The Near-Earth Asteroid/АСЗ),

10 октября 2015 г. телескопом PanSTARRS [1] как

что и дало название исследуемому нами NEA

двигающийся объект 20-й видимой звездной ве-

2015 TB145. По оценкам эксперимента WISE [9]

личины1,2,3. 31 октября 2015 г. астероид пролетал

из 8000 известных околоземных астероидов 5200

имеют характерный размер больше 100 метров,

¹https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=2015TB145;cad=1

²https://cneos.jpl.nasa.gov/tools/ast_size_est.html

на череп человека, и второе — время пролета совпало с

³Астероид получил название “Хэллоуин” (Halloween) из-

одноименным праздником [1].

за совпадения двух факторов: первое — его форма, вос-

⁴https://echo.jpl.nasa.gov/asteroids/2009FD/2009FD_

становленная по изображениям в радиодиапазоне, по-

planning.html

лученным на телескопе Обсерватории Аресибо, похожа

⁵https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4760

1031

1032

ЗИМНУХОВ и др.

а количество астероидов с размером более 1 км

суммарное время 4 ч в ночь с 29 на 30 октября

оценивается⁶ более чем в 1100 (c оценкой [9], что

2015 г.) [5].

свыше 90% уже известны). На момент обнаруже-

ния TB145 программа наблюдения за безопасно-

• в ИК диапазоне на телескопе VLT обсер-

стью околоземного пространства NASA насчиты-

ватории ESO (спектральный и фотометри-

вала 1605 обнаруженных потенциально опасных

ческий приемник VLT-VISIR, в полосе 8-

астероидов, и исследуемый астероид был класси-

13 мкм (полоса N), наблюдение проходило

фицирован как потенциально опасный (на сайте

сериями в фильтрах J8.9 (8:72 мкм), SIV_2

MPC⁷) на основании оценок параметров сближе-

(10.77 мкм) и PAH2_2 (11.88 мкм): 05:44-

ния [3]. В октябре 2015 г. TB145 пролетал на

07:58 UT, 08:25-09:10 UT 30 октября 2015 г.

расстоянии, равном 1.3 расстояний до Луны, что

(суммарное время порядка 3 ч [3]);

было самым близким его приближением к Земле на

• врадиодиапазоненарадиотелескопах Green

500 лет вперед. Следующие ожидаемые сближения

Bank Telescope (GBT, диаметр антенны

таковы: 29 октября 2023 г. астероид пройдет в

100 м, рабочий диапазон от 2.6 мм до 3.0 м)

пределах 0.064 а.е. (9 600 000 км) от Земли, а в

и Arecibo (диаметр антенны 304 м, рабочий

следующий раз такой близкий пролет ожидается⁸

диапазон от 3 см до 1 м) — одна из лучших

1 ноября 2088 г. [2,3].

реализаций программы NASA радарных

Исследования TB145 проводили несколько

наблюдений астероидов с разрешением до

групп наблюдателей в различных диапазонах длин

2 метров на пиксель [3].

волн⁹, например:

Размеры астероида вместе с формой и альбедо

• в оптическом диапазоне МАСТЕР (1124 фо-

были свободными параметрами в моделях NEATM

тометрических измерения за 10 ч непрерыв-

[3] и, по их оценкам, составили порядка 625-

ных наблюдений 31 октября и 3.5 ч непре-

700 м (альбедо 5.1%), поверхность пятнистая, фор-

рывных наблюдений 29 октября 2015 г., по-

ма близка к сферической [3]. В этой же работе

дробнее представлены далее в статье) и те-

приводятся две оценки периода: 2.939 ч и 4.779 ч.

лескопы [5]:

Орбита NEA 2015 TB145 имеет следующие

параметры [3]: эксцентриситет e = 0.86, наклон i =

a) обсерваторий Тейде и Ла Пальма Института

= 39.7^◦ (большую часть времени проводит значи-

астрофизики Канарских островов

тельно ниже плоскости эклиптики), большая полу-

ось a = 2.11 а.е.

— IAC80 (диаметр 0.8 м; приемник CAMELOT

31 октября 2016 г. в 11:00 UT астероид нахо-

с полем зрения 10^′, в полосе R), время наблюдений

дился в созвездии Тельца на угловом расстоянии

5 ч в ночь с 28 на 29 октября 2015 г. и 5 ч в

ночь с 29 на 30 октября 2015 г., авторы отмечают

9^◦ от Луны и двигался со скоростью 3.4^◦/ч [5]. Во

недостаточное качество полученных изображений

время cближения астероид находился в созвездии

[5];

Большой Медведицы в 56^◦ от Луны и двигался со

скоростью 14.7^◦/ч [5] (рис. 1).

— ORM-INT (диаметр 2.5 м, WFC ПЗС-камера

Мы проводили наблюдения на телескопах-

с полем 22^′ × 11^′, в полосе r_Sloan), суммарное

роботах Глобальной сети МАСТЕР МГУ [11],

время 3 ч в ночь с 27 на 28 октября 2015 г., авторы

расположенных на Дальнем Востоке (МАСТЕР-

отмечают, что этого времени не достаточно для

Амур) и в Крыму (МАСТЕР-Таврида).

определения периода [5];

b) AIRA Buc-T50 (диаметр 0.5 м, SBIG ПЗС,

2. СЕТЬ МАСТЕР И ИНТЕРАКТИВНАЯ

поле 16^′ × 11^′, в белом свете), суммарное время 11 ч

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ

за три ночи с 28 по 31 октября 2015 г.;

ТРАНЗИЕНТОВ

Глобальная сеть телескопов-роботов МАСТЕР

c) IAO-T35 (диаметр 0.36 м, SBIG STE1001e,

МГУ является сейчас единственной развитой се-

поле 25^′ × 25^′, в фильтрах V_Johnson, r_Sloan),

тью телескопов, расположенных в Северном и

Южном полушариях и объединенных общей зада-

⁶https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA14734

чей [11-15]. Ключевые особенности — идентичное

⁷https://www.minorplanetcenter.net/iau/Dangerous.html

приемное оборудование, географическая распреде-

⁸https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=2015TB145;cad=

=1#cad

ленность по земному шару, собственное программ-

⁹http://www.minorplanetcenter.net/db_search/show_

ное обеспечение обработки широкопольных изоб-

object?utf8=?&object_id=2015+TB145

ражений в режиме реального времени (1-2 мин

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ТЕЛЕСКОПОВ-РОБОТОВ МАСТЕР

1033

Рис. 1. Расположение астероида 2015 TB145 в момент начала наблюдений.

после считывания с приемника), централизованное

жущиеся) — оптические транзиенты (ОТ). Часть

объединение баз данных изображений и резуль-

таких ОТ автоматически отсылается программным

татов наблюдений всех телескопов сети МАСТЕР,

обеспечением МАСТЕР в международные центры

что дает возможность проводить наблюдения од-

соответствующих тематик. Например, информация

ного объекта (целеуказания) до 24 ч в сутки в

об астероидах, в том числе новых потенциально-

одной фотометрической системе и увеличивает эф-

опасных, отсылается в центр исследования Ма-

фективность исследования больших областей ло-

лых планет NASA MPC (IAU) [2]. Некоторые на-

кализации алертов (например, тысячи квадратных

дежно установленные оптические двойники гамма-

градусов полей ошибок LIGO/Virgo).

всплесков автоматически публикуются в центре

исследования гамма-всплесков NASA GCN [16,

Каждая обсерватория МАСТЕР — это двойной

17].

широкопольный (2 × 4 квадратных градуса в ос-

новном оптическом канале и 800 квадратных гра-

Среди кандидатов в транзиенты (быстропере-

дусов — сверхширокопольный) цветной (BVRI +

менные объекты), предлагаемых роботом МА-

+ PP) поляризационный роботизированный теле-

СТЕР (программным обеспечением обработки

скоп.

широкопольных изображений), встречаются новые

объекты, вспышки на известных (каталогизиро-

Телескопы Глобальной сети МАСТЕР работают

ванных) источниках или случаи шумов (блики, не

максимально автономно: программное обеспече-

до конца считанный c предыдущего изображения

ние МАСТЕР автоматически отслеживает метео-

условия, эфемериды Солнца, получает калибровки,

заряд ПЗС камер на местах ярких звезд и пр.),

проводит обзор неба, в режиме реального време-

которые могут остаться после автоматической

ни (пока длится следующая экспозиция) проводит

фильтрации в базе данных объектов. В такой

первичную обработку изображений (шум считы-

ситуации визуальный контроль кандидатов в ОТ

является необходимым этапом исследования.

вания BIAS, темновой ток DARK, учет неравно-

мерности чувствительности приемника FlatField),

Кроме того, для некоторых типов объектов

выделяет и отождествляет все оптические источ-

(сверхновых, новых, карликовых новых, антит-

ники на каждом изображении, автоматически фо-

ранзиентов, килоновых и т.д.) требуется дополни-

тометрирует их в системе VBRI или в белом све-

тельный астрофизический анализ с помощью ин-

те, где звездная величина калибруется как W =

терактивных инструментов, предлагаемых роботом

= 0.2B + 0.8R по каталогу USNO-B1 — наибо-

(созданным астрономами группы МАСТЕР). Такой

лее полному однородному каталогу северного и

анализ осуществляется высококвалифицирован-

южного неба. Для калибровки берутся значения

ными специалистами, имеющими максимально

звездных величин R2, B2, при их отсутствии — R1,

широкий кругозор в наблюдательной астрономии.

B1). Также система самостоятельно находит неиз-

В работе Глобальной сети МАСТЕР такие иссле-

вестные раннее источники (стационарные и дви-

дователи называются: “искателями”.

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

1034

ЗИМНУХОВ и др.

Искатели могут работать и со стационарными,

(напр., Мирида), другой случай, а также предостав-

и со двигающимися быстропеременными объекта-

ляет возможность отправки на анализ другому ис-

ми. Поведение этих объектов сразу после начала

кателю и возможность формирования телеграммы

вспышки или, например, по мере приближения

для отправки в ATel, GCN, IAUC, TNS.

к Земле (для двигающихся объектов), подлежит

Для анализа каждого стационарного транзиента

немедленному исследованию астрономами разных

искателю доступны (рис. 2а):

научных групп. Поэтому крайне важно немедленно

1) Изображения.

сообщить об этом научной общественности и опуб-

ликовать информацию об открытии такого объек-

•

изображение объекта на поле МАСТЕР —

та. В таких условиях важнейшей частью матема-

тического программного обеспечения Глобальной

часть кадра размером 6^′ × 6^′ (размеры вы-

водимой части кадра, уровни яркости, коор-

сети МАСТЕР явилось создание эффективных ин-

динаты, сам fits-файл могут при необходимо-

терактивных инструментов анализа обнаруженного

сти меняться искателем в режиме реального

объекта и его публикации в электронных циркуля-

времени);

рах GCN, ATel и пр.

Процесс анализа происходит следующим обра-

•

изображение со второй трубы МАСТЕРа в

зом. Программное обеспечение МАСТЕР отож-

тот же момент времени (если есть, т.е. трубы

дествляет все оптические источники на широко-

были сведены и наблюдения проводились в

польных (2 × 4 квадратных градуса) или сверхши-

параллельном режиме) или изображение с

рокопольных (порядка 800 квадратных градусов)

этой же трубы в другой момент времени за

изображениях с каталогом, выделяет на изобра-

ночь;

жении некаталогизированный объект или объект,

изменивший свою яркость на несколько величин, и

•

логарифм лучшего кадра за ночь (что ак-

предлагает его искателю.

туально для сверхновых, проецирующихся

на ядро галактики или для расположенных

Искатель в режиме реального времени откры-

рядом ярких звезд);

вает страницу с обнаруженным на широкопольных

изображениях роботом МАСТЕР стационарным

•

архивный снимок МАСТЕРа с текущей об-

или движущимся (астероиды, кометы и др. тела

серватории (старше 4 мес.);

Солнечной системы, напр., [2]) переменным объек-

том. Стационарный транзиент — это вспыхнувший

•

масштабированное изображение

6′ × 6^′ с

на пустом месте объект или известный источник,

оцифрованных Паломарских пластинок (R-

изменивший яркость на несколько звездных вели-

фильтр, т.к. используемые МАСТЕРом ПЗС

чин, см., напр., [18-20].

камеры имеют максимум чувствительности в

красной области оптического спектра);

Для проведения анализа искателем на МАСТЕ-

Ре были созданы инструменты виртуальной обсер-

•

возможность сделать разность (сразу пока-

ватории, которые содержат следующие сведения:

зывается, если уже была сделана) текущего

внутренний идентификационный номер объекта,

и архивного кадров;

его координаты, время начала экспозиции, звезд-

ную величину объекта, автоматический предел на

•

и (при наличии) масштабированное изобра-

изображении, при наличии в пределах нескольких

жение этой области Слоуновского обзора.

радиусов — галактику и расстояние до нее, доступ

в PGC каталог к ее известным параметрам; класси-

2) Доступ в базы данных изображений по всем

фикатор объекта и имя пользователя, который его

обсерваториям МАСТЕРа (-Амур, -Тунка, -Урал,

анализировал.

-Кисловодск, -Таврида, -SAAO, -IAC, -OAFA),

Возможности классификации кандидата созда-

включая и центральную (физически расположена в

ны для развития нейронной сети МАСТЕР. Иска-

Москве) — доступ к архиву изображений, каждое

тель определяет следующие значения: Транзиент

из которых при запросе обрабатывается за ∼20 с.

(Yes), не транзиент (No), звезда неявной пере-

3) Доступ к кривой блеска (возможность ее

менности (S), галактика (G), шум/блик от звез-

построения по каждой обсерватории отдельно за-

ды/другой артефакт (Noice), BS (близко распо-

нимает порядка 10-20 с и порядка 10-40 с по

ложенные звезды), известный переменный объект

всей сети — в зависимости от количества данных в

(V), астероид/комета (на случай изменения фор-

фотометрической базе данных).

мата в центре сбора данных по малым плане-

4) Доступ к открытым источникам: несколько

там NASA MPC), долгопериодическая переменная

зеркальных источников VIZIER, SIMBAD, MPC,

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ТЕЛЕСКОПОВ-РОБОТОВ МАСТЕР

1035

Рис. 2. Интерактивные веб-инструменты автоматического программного обеспечения МАСТЕРа, разработанные в

группе МАСТЕР, для а) стационарных и б) двигающихся объектов. Панель инструментов позволяет искателю изменить

статус объекта на один из возможных вариантов. Показаны три последовательных изображения астероида, полученных

в текущую ночь наблюдений.

анализируя которые искатель исследует показа-

5) Проверка, не опубликован ли он в списке

тели цвета и сами потоки в оптическом и других

сверхновых или как переменная звезда (AAVSO)

диапазонах — ультрафиолетовом (GALEX), ин-

другими поисковыми проектами (CRTS, ASASSN,

фракрасном (WISE, ALLWISE, 2MASS), рент-

Gaia, ATLAS и др).

геновском (Swift, Fermi, CHANDRA), радио-, —

Подтверждая вспышку (или детектирование

а также автоматически проверяет координаты

другого характера переменности объекта), ис-

кандидата в транзиенты в центре сбора данных по

катель отправляет его руководителю проекта

телам Солнечной системы (MPC).

или текущему старшему наблюдателю (MASTER

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

1036

ЗИМНУХОВ и др.

advocate) для подтверждения и дальнейшей сроч-

роботы-телескопы МАСТЕР отправляют инфор-

ной публикации (ATel, GCN).

мацию автономно (автоматически), без вмешатель-

МАСТЕР одновременно занимается решением

ства человека. На сайте MPC роботами сети МА-

нескольких ключевых задач современной астрофи-

СТЕР опубликовано 1 611 623 измерений коорди-

зики (исследование оптических источников гамма-

нат и блеска малых планет.

всплесков, сверхновых, новых, карликовых новых,

В настоящей работе мы представляем резуль-

вспышек квазаров и т.д.), гравитационно-волновой

таты наблюдений малых тел Солнечной системы в

астрономии (в коллаборации с LIGO/Virgo), ней-

режиме автоматических наведений телескопов на

быстролетящий астероид по заранее рассчитанным

тринной астрономии (в коллаборации с IceCube,

эфемеридам объекта.

ANTARES, Баксанской нейтринной обсервато-

рией), радиоастрономии (короткие радиовспышки

FRB) и прикладных задач современной астроно-

3. НАБЛЮДЕНИЯ АСТЕРОИДА 2015 TB145

мии. Это современная физика, где сообщать об

НА ТЕЛЕСКОПАХ-РОБОТАХ

обнаружении нового объекта нужно немедленно,

ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ МАСТЕР МГУ

чтобы к исследованию процессов могли подклю-

Наблюдения потенциально опасного астероида

чаться научные исследовательские центры с обо-

2015 TB145 проводились на телескопах-роботах

рудованием в различном диапазоне длин волн —

МАСТЕР-Таврида и МАСТЕР-Амур Глобальной

для этого созданы центры оперативной публикации

сети МАСТЕР [11-15] в белом свете (W = 0.2B +

GCN, ATel, MPEC.

+ 0.8R USNO-B1, см. также раздел 2).

Поэтому, ввиду огромного ежедневного потока

Первая серия наблюдений 2015 TB145 была

данных для обработки и анализа, процесс пуб-

проведена на телескопе МАСТЕР-Таврида 29 сен-

ликации научных телеграмм также максимально

тября 2015 г., за 2 дня до максимального сбли-

автоматизирован. Созданные в группе МАСТЕР

инструменты виртуальной обсерватории позволя-

жения с Землей. В этот день астероид находился

на удалении ∼5 млн. км, имел угловую скорость

ют автоматически формировать текст телеграм-

мы для стационарных транзиентов с параметрами

∼3-5^′/ч и звездную величину ∼14^m, поэтому для

обнаруженного объекта, результатами первичного

этих предварительных наблюдений использовался

анализа, привлечением кривой блеска, возмож-

телескоп МАСТЕР-Таврида, расположенный на

ностью запрашивать и автоматически подгружать

Крымской станции ГАИШ и работавший в тот

на сервер изображения с момента обнаружения

момент в тестовом режиме. Так как скорость

и исторических (архивных) снимков МАСТЕРа и

астероида была мала относительно последующих

подписи к ним.

наблюдений, а пройденный им расчетный путь

Движущиеся объекты анализируются таким же

полностью укладывался в поле зрения телескопа

образом программным обеспечением МАСТЕР и

МАСТЕР-Таврида, наблюдения производились

отправляются в MPC самостоятельно (автомати-

на фиксированных координатах, и мы наблюдали

чески [21-25]). Также есть возможность отправле-

последовательное движение объекта по кадру (см.

ния телеграммы в MPC непосредственно авторизо-

рис. 3; сумма кадров в видеоформате дана по ссыл-

ванным старшим искателем (текущим адвокатом).

ке

http://master.sai.msu.ru/static/2015TB145_

Для анализа движущихся объектов наблюда-

MASTER-Tavrida.gif, неравномерность фона свя-

телю доступны все вышеперечисленные возмож-

зана с облачным слоем во время наблюдений,

ности (рис. 2а, б), а также суммарный кадр в

калибровки BIAS, Dark, FlatField учтены).

видеоформате для оценки достоверности обнару-

Наблюдения начались 29 октября 2015 г. в

женного объекта и возможности классификации:

19:02:42 UT на высоте 15◦ в условиях легкой

Star — обычная звезда, Noise — шум, Asteroid —

облачности, которая не позволила зарегистриро-

новый астероид, Comet — Комета, NotSure — тре-

вать объект. Объект был уверенно обнаружен в

бует дополнительного исследования, Defined — из-

20:19:39 UT (по улучшению погодных условий) и

вестный астероид. Робот МАСТЕР определяет па-

наблюдался в течение 3.5 ч до 23:46:30 UT. Всего

раметры и направление движения объекта, автома-

в ходе наблюдений было получено 150 экспозиций

тически формирует телеграмму и предлагает иска-

длительностью 60 с.

телю возможность ее корректировки и отправки в

Второй и главный сет наблюдений был выпол-

MPC одной кнопкой.

нен во время максимального сближения астерои-

Нами опубликованы десятки циркуляров в Цен-

да 2015 TB145 c Землей. Согласно эфемеридным

тре малых планет Международного астрономиче-

расчетам, на минимальном расстоянии от Земли

ского союза MPEC, MPC¹⁰. В большинстве слу-

астероид должен был пройти в момент времени в

чаев наблюдений малых тел Солнечной системы

17:01 UT11 31 октября 2015 г.: из условий види-

мости, наблюдения могли проводиться на восто-

¹⁰http://observ.pereplet.ru/aqr2019.htm

ке России. По погодным условиям в конкретный

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ТЕЛЕСКОПОВ-РОБОТОВ МАСТЕР

1037

Рис. 3. Композиционное изображение астероида 2015 TB145 (прерывистая линия сверху вниз), полученное на телескопе

МАСТЕР-Таврида. Изображение получено путем сложения каждого третьего снимка в серии наблюдений. Наблюдения

астероида выстраиваются в “вертикальную” линию из точек. Сплошная линия — случайно попавший в поле зрения ИСЗ.

Сложенные кадры (анимация наблюдений) доступны по ссылке http://master.sai.msu.ru/static/2015TB145_MASTER-

Tavrida.gif. Размер поля зрения на представленном фрагменте 0.70^◦ × 0.35^◦ относительно центральной точки с коорди-

.50.

день была выбрана обсерватория МАСТЕР-Амур

наблюдений на телескопе МАСТЕР-Амур изме-

в Благовещенске.

нялся в пределах от ∼10^m в начале наблюдений до

∼13^m в конце.

В отличие от наблюдений 20 октября на теле-

В общей сложности было получено более

скопе МАСТЕР-Таврида, 31 октября 2015 г. ско-

1000 изображений астероида 2015 TB145 в момент,

рость астероида составляла уже 15^′′/с (= 15^◦/ч),

до и после максимального сближения с Землей

поэтому объект (при характерном размере поля в

на протяжении 10 ч. Астрометрические измерения

2◦ × 2^◦) покидал пределы кадра за время порядка

были отправлены в MPC стандартной телеграм-

5-10 мин и существенно смещался за время любой

мой. Результаты фотометрических исследований

экспозиции. Для наблюдения такого быстродви-

будут рассмотрены далее.

жущегося объекта был задействован специальный,

не стандартный для наблюдений на телескопах

МАСТЕР, “следящий” режим наблюдений, при ко-

4. ТРАЕКТОРИЯ

тором телескоп позиционировался (с небольшим

Наблюдения, проведенные нашей группой, кар-

упреждением) на объект перед каждой экспозици-

динально отличаются от большинства наблюдений

ей. С целью съемки прохода данного астероида вся

этого и других астероидов, выполненных другими

наблюдательная ночь телескопа МАСТЕР-Амур

авторами.

была выделена под наблюдение данного объекта.

Чаще всего наблюдения проводятся [3, 5] на

В силу большой скорости перемещения экспозиция

значительном удалении астероида от Земли, когда

каждого кадра была установлена 5 с.

угол между осью вращения астероида и лучом зре-

Наблюдения 2015 TB145 начались через 1 ч по-

ния практически не изменяется. При таких наблю-

сле наступления ночи. В момент первой регистра-

дениях главную роль в кривой блеска играет период

ции (после восхода) в 11:13:41 UT астероид в Бла-

вращения астероида. На далеких расстояниях, из

говещенске находился на высоте 5^◦ над горизонтом

периода в период астероид будет попадать практи-

и в 700581 км от Земли. В дальнейшем на протя-

чески в одинаковые условия видимости, и влияние

жении 10 ч телескоп-робот МАСТЕР-Амур сопро-

особенностей формы объекта будет проявляться

вождал астероид 2015 TB145 и производил съемку

только на больших временных масштабах.

длинной серией экспозиций. Момент, когда объект

В случае наблюдения астероида 2015 TB 145

имел наименьшее расстояние до Земли, пришелся

телескопом-роботом МАСТЕР-Амур все наобо-

на 452 экспозицию серии, начатую в 16:59:15 UT

рот. За время этих наблюдений астероид прошел

(см. рис. 4). Последняя регистрация объекта была

точку наибольшего сближения с Землей, т.е. на-

произведена в 21:11:14 UT при высоте Солнца -

блюдения велись, условно говоря, как на встреч-

11^◦ (в утренних сумерках), когда объект находился

ных курсах, так и вдогонку. Таким образом, за счет

в 776 161 км от Земли. Блеск астероида за время

геометрии пролета, наш 10-часовой временной ряд

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

1038

ЗИМНУХОВ и др.

Рис. 4. Пример изображения астероида 2015 TB145 (в центре кадра) на телескопе МАСТЕР-Амур в момент максималь-

ного сближения с Землей. Размер поля зрения на изображении 1^◦ × 0.5^◦. Полное поле зрения МАСТЕР-Амур 2.05^◦ ×

× 2.05^◦ . Полная запись наблюдения доступна по адресу http://master.sai.msu.ru/static/2015TB145_q10_1_min.mpg.

DEC [deg]

Altitude [deg]

2015 TB145 trajectory

100

120

140

160

180

200

220

225

230

235

240

245

250

RA [deg]

Azimuth [deg]

Рис. 5. Траектория движения 2015 ТВ145 по небу во время сближения с Землей 31 октября 2015 г. за время его

наблюдений телескопом роботом МАСТЕР-Амур в Благовещенске.

наблюдений содержит информацию об астероиде

менее фотометрическая точность данной автома-

с принципиально разных углов и намного лучше

тической обработки ограничена, что связано с тем,

остальных подходит для определения именно фор-

что за основу принимаются звездные величины из

мы объекта, однако такой метод мало чувствителен

каталога большого числа звезд в поле, которые как

к периоду (см. рис. 5).

имеют собственную переменность, так и подверже-

ны систематическим неточностям каталога. Свои

ограничения накладывают и погодные условия.

5. ФОТОМЕТРИЯ И АСТРОМЕТРИЯ

Даже с учетом всех возможных коррекций точ-

Автоматическая обработка астрономических

ность абсолютной фотометрии составляет порядка

изображений системы МАСТЕР позволяет про-

0.05 — 0.2^m (в зависимости от яркости объекта и

изводить астрометрическую и фотометрическую

предела на кадре).

привязку полученных изображений (кадров) и

В силу того, что в данном случае важны относи-

последующий поиск транзиентных явлений. Тем не тельные изменения блеска, абсолютная привязка

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ТЕЛЕСКОПОВ-РОБОТОВ МАСТЕР

1039

не особенно критична. Однако за время наблю-

2. Апертурная фотометрия с маленькой аперту-

дений объект прошел по небесной сфере более

рой, скорректированная на скорость движущегося

120^◦, и даже относительная фотометрия приобре-

объекта.

тает определенные сложности, в первую очередь

PSF-фотометрия дает более точный результат,

потому, что опорные объекты должны меняться со

однако ее нельзя применять в последние два часа

временем.

наблюдений, так как объект находится на пределе

Еще одним фактором является форма изобра-

регистрации и невозможно точно определить длину

жения объекта, которая не только отличается от

“полоски”, иногда она определяется как два от-

звездной, но еще и меняется со временем.

дельных объекта. Поскольку для последующих по-

Выделение объектов на кадрах телескопов МА-

пыток оценить форму астероида требуется высокое

СТЕР производится в автоматическом режиме с

качество фотометрических данных, мы отбрасыва-

помощью программы sExtractor. Таким образом,

ем точки, когда соотношение сигнал/шум для объ-

фотометрия астероида 2015 TB145 представля-

екта становится меньше 20 и точность фотометрии

ет собой нетривиальную задачу, и использование

становится хуже 5%.

стандартной автоматической абсолютной фотомет-

Апертурная фотометрия с апертурой радиусом

рии телескопов МАСТЕР здесь неприменимо по

порядка 2-3 пикселей дает удовлетворительные

следующим причинам.

результаты до самого конца серии наблюдений, но

1. Форма объекта вытянута (на кадре он пред-

в целом имеет больший разброс, а также требует

ставляет собой “полоску”) и значительно отлича-

априорного знания скорости объекта из эфемерид.

ется от формы всех опорных звезд.

Апертура устанавливается в центре полосы двига-

2. Скорость объекта, а значит и его форма

ющегося объекта и перекрывает (соответственно

(длина полоски) меняются со временем.

измеряет) не полный инструментальный поток от

вытянутого объекта (как в случае с PSF), а лишь

3. За время наблюдения объект прошел очень

его часть. Так как съемка велась фиксированными

большое расстояние на небесной сфере, из-за че-

экспозициями, а угловая скорость перемещения

го невозможно использовать один набор опорных

объекта по небу в процессе наблюдений сильно

звезд для всех кадров серии наблюдений. Каждые

изменялась, то при использовании заранее задан-

5-10 кадров нужно выбирать новый набор опор-

ной, фиксированной, апертуры будет изменяться и

ных звезд.

доля энергии, ею (апертурой) измеряемая. В таком

4. На каждом кадре серии наблюдений телескоп

случае можно говорить, что экспозиция (эффек-

позиционировался таким образом, чтобы объект

тивная экспозиция) для астероида на каждом кон-

находился в центре кадра, поэтому даже на сосед-

кретном кадре меньше реальной экспозиции кадра

них кадрах опорные звезды попадают на разные

и составляет время, необходимое астероиду для

части поля зрения и могут иметь разную форму за

пролета через нее. Поскольку такая эффективная

счет дисторсии.

экспозиция зависит только от угловой скорости

Привязка звездной величины движущегося

объекта и размера апертуры, ее можно вычислить

объекта к звездным величинам опорных звезд из

из эфемерид и ввести соответствующую коррекцию

каталога USNO-B1 на каждом кадре приводила к

в измеряемый при помощи апертурной фотометрии

большим ошибкам в фотометрии, так как объект

инструментальный поток (см. рис. 6).

прошел десятки градусов и внутренние ошибки

При помощи специально разработанной про-

каталога на разных участках неба приводили

граммы набор опорных звезд “двигался” от кадра к

к большим неточностям. Поэтому для решения

кадру. Поскольку поле зрения каждого из телеско-

проблемы выбора опорных звезд последовательно

пов сети МАСТЕР составляет более 4 квадратных

для каждых двух соседних кадров выбирался набор

градусов, мы имеем возможность получить очень

ярких одиночных звезд, расположенных близко

к объекту, по этой совокупности нормировался

большой набор опорных звезд, порядка 2000 звезд

на кадр, которые одновременно присутствуют на

нуль пункт фотометрической системы для каждого

двух или более последовательных кадрах, чтобы

кадра.

максимально уменьшить влияние постепенного из-

Для решения проблемы с формой объекта бы-

менения данного набора. Даже в моменты с макси-

ла выполнена апертурная и PSF фотометрия с

мальной скоростью перемещения за время между

разными PSF-моделями и апертурой. Наилучший

двумя соседними экспозициями объект смещался

результат показали два метода:

не более чем на 20% от кадра. Поэтому каждая

1. PSF фотометрия, с использованием метода

звезда, единожды попав в поле зрения, появится

оценки главных моментов изображения из работ

еще на 5 и более изображениях. Это позволяет вы-

[34, 35].

бирать между двумя соседними кадрами большое

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

1040

ЗИМНУХОВ и др.

MASTER-Amur observations of 2015 TB145 31.10.2015

-5

PSF photometry

Aperture photometry

-4

-3

-2

-1

Time [h] since T₀ = 2457326.96784557 JD

MASTER-Tavrida observations of 2015 TB145 29.10.2015

13.0

PSF photometry

Aperture photometry

13.5

14.0

14.5

15.0

15.5

-0.5

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Time [h] since T₀ = 2457325.34417 JD

Рис. 6. a) Два варианта относительной фотометрии астероида 2015 ТВ145 во время сближения с Землей 31.10.2015,

полученные телескопом роботом МАСТЕР-Амур в Благовещенске. Данные скорректированы за трендовое изменение

яркости объекта, обусловленное приближением и удалением астероида от точки наблюдения. Зеленым цветом показана

апертурная фотометрия, фиолетовым — PSF фотометрия. Видно, что внутренняя точность PSF фотометрии лучше,

однако ее использование ограничено только первыми 8 ч, когда яркость “полоски” достаточна для качественного

определения формы объекта. б) Фотометрия астероида 2015 ТВ145, полученная тестовым телескопом роботом

МАСТЕР-Таврида 29.10.2015. Первый час наблюдений не использовался для анализа.

количество (более 2000) одинаковых звезд удовле-

неизменности ансамбля опорных звезд, мы привя-

творительной яркости (со статистической точно-

зываем один кадр к другому.

стью фотометрии более 1%) и требовать, чтобы

В среднем, одна конкретная звезда является

ансамбль этих звезд оставался постоянным. При

опорной для

кадров. Хотя подобные про-

переходе к следующему кадру ансамбль упорных

цедуры не нужны для фотометрии наблюдений,

звезд изменится, но не более чем на 20%. Таким

полученных в более раннюю эпоху телеско-

образом, каждый раз от кадра к кадру требуя

пом МАСТЕР-Таврида, аналогичная процеду-

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ТЕЛЕСКОПОВ-РОБОТОВ МАСТЕР

1041

Выбор периода

0.110

0.105

0.100

0.095

0.090

0.085

0.080

Рис. 7. Результаты моделирования с целью определения периода вращения астероида. По оси X отложен рассматрива-

емый период, в часах. По оси Y минимально возможное среднеквадратичное отклонение модельной кривой блеска при

заданном периоде. В результате было определено значение периода с наименьшим отклонением 5.9 ч, что примерно равно

удвоенному периоду 2.9 ч [34], опубликованному в других работах.

ра была произведена и для этих наблюдений.

не обязательно иметь плотные кривые блеска, т.е.

В случае наблюдений МАСТЕР-Таврида набор

измерения, при которых блеск исследуемого асте-

опорных звезд, естественно, оставался постоян-

роида изменяется в течение полного оборота. Кро-

ным. Сумма изображений доступна по адресу

ме того, в работе [31] авторы показали, что метод

http://master.sai.msu.ru/static/2015TB145_q10_

также может быть использован для моделирования

разделенных данных, состоящих из нескольких то-

1_min.mpg

чек в ночь. Как правило, разреженные данные со-

В итоге для определения параметров

2015

стоят максимум из нескольких измерений за ночь.

ТВ145 использовалась PSF-фотометрия без учета

Набор из более чем ста калиброванных измере-

последних 2 ч наблюдений.

ний, разбросанных по времени, полностью доста-

точен для моделирования, если фотометрическая

точность данных лучше, чем ±5%. На реальных

6. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

примерах метод был опробован в работе [32].

Для определения основных физических свойств

Из сказанного выше видно, что рассматривае-

астероидов (периодов вращения, ориентаций осей

мый метод может быть применен к нашим данным.

вращения и форм) по набору фотометрических

Поэтому для построения моделей был использован

данных существует метод инверсии кривых блеска,

код Asteroids3D, основанный на базе данных асте-

который основан на моделировании интегрирован-

роидных моделей, полученных техникой фотомет-

ных по диску кривых блеска [26, 27]. В работах

рической инверсии DAMIT [33].

[27-29] было показано, что на основе данных с

В целях нахождения более устойчивого реше-

космических аппаратов, лабораторных моделей и

ния в многомерном пространстве параметров мы

изображений, полученных при помощи адаптивной

разбили задачу их поиска на 2 части. Вначале по

оптики с Земли, модели, полученные этим методом,

кривой блеска были построены модели для раз-

являются хорошим приближением к реальной фор-

ных значений периода и ориентации оси вращения.

ме астероидов.

Для каждого из возможных периодов мы находили

В стандартном подходе метод инверсии кривых

форму и начальное положение осей вращения, при

блеска применяется к набору, как правило, де-

которых модельная кривая наилучшим образом со-

сятков кривых блеска, наблюдаемых в течение по

ответствует наблюдательной. График полученных

меньшей мере трех или четырех появлений. Толь-

при этом минимальных невязок представлен на

ко тогда можно однозначно получить состояние

рис. 7.

вращения и соответствующую форму (этот вывод

Рассматривался период от 2 до 11 ч с шагом

относится, прежде всего, к астероидам главного

0.1 ч и 24 разные ориентации оси вращения, рав-

пояса). Тем не менее Каасалайнен [30] показал,

номерно распределенные по сфере. При этом зна-

что для получения уникальной физической модели

чение периода было фиксированным параметром,

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

1042

ЗИМНУХОВ и др.

МАСТЕР Таврида 29.10

МАСТЕР Амур 31.10

14.6

Наблюдения

Модель

8.0

14.4

8.5

14.2

9.0

14.0

9.5

13.8

10.0

13.6

10.5

13.4

21:00

22:00

23:00

12:00

14:00

16:00

18:00

Рис. 8. Результаты моделирования кривой блеска в Asteroids3D. Голубая линия — наблюдательные данные, желтая —

модель.

Рис. 9. Форма астероида, полученная по результатам моделирования. Астероид имеет неправильную форму, которая

в некоторых проекциях напоминает коническую (заметен скос). Из-за этого скоса форма плохо аппроксимируется

стандартными фигурами вращения. Судя по форме, можно предположить, что астероид 2015 TB145 является осколком

более крупного тела.

оно не изменялось в процессе работы программы,

ответствует удвоенному периоду 2.9 ч [34], опуб-

а ориентация оси была свободным параметром, как

ликованному в других работах. Ориентация оси

и форма объекта, ее значение подбиралось для

вращения в эклиптических координатах: долгота

наилучшего соответствия наблюдениям. Создатели

λ = 53^◦, широта β = -20^◦.

кода Asteroids3D рекомендуют использовать 5-10

различных ориентаций оси. Для каждого значения

Результаты моделирования кривой блеска в

периода и ориентации оси генерировалась модель-

Asteroids3D представлены на рис. 8. Далее зна-

ная кривая блеска для периода наблюдений и вы-

чение периода и ориентации оси использовались

числялась суммарная квадратичная ошибка между

как фиксированные параметры, и модель (форма

наблюдаемым и модельным значением блеска. В

объекта) была уточнена за счет кратного увеличе-

результате было определено значение периода с

ния сложности модели. Модельная кривая асте-

наименьшим отклонением: 5.9 ± 0.1 ч, что со-

роида полученной формы очень хорошо описывает

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019

ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ТЕЛЕСКОПОВ-РОБОТОВ МАСТЕР

1043

наблюдаемую кривую блеска. Полученная форма

БЛАГОДАРНОСТИ

представлена на рис. 9.

Авторы благодарны рецензенту за ряд замеча-

ний, позволивших существенно улучшить статью.

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В статье представлены результаты наблюде-

R. J. Wainscoat, C. Wipper, and M. Micheli. Minor

ний астероида 2015TB 145 двумя телескопами се-

Planet Electronic Circ. No. 2015-T86 (2015).

ти МАСТЕР: МАСТЕР-Таврида (Крымская аст-

M. Schwartz, P. R. Holvorcem, J. Spagnotto,

рономическая станция МГУ) и МАСТЕР-Амур

V. Lipunov, et al. Minor Planet Electronic Circ.,

(Благовещенск) во время рекордно близкого про-

No. 2015-V01 (2015); http://adsabs.harvard.edu/

лета мимо Земли в октябре 2015 г. Наблюдения

abs/2015MPEC

V...01S.

T. G. Muller, A. Marciniak, M. Butkiewicz-Bak,

проводились 13.5 ч: 3.5 ч непрерывно 29 октября

R. Duffard, et al. Astron. and Astrophys. 598, 63

2015 г. и 10 ч непрерывно 31 октября 2015 г. во

(2017).

время максимально близкого прохождения. Пол-

B. D. Warner, A. Carbognani, L. Franco, and J. Oey.

ные данные по фотометрии и астрометрии пред-

Minor Planet Bull. 43, 141 (2016).

ставлены в Приложении 1.

O. Vaduvescu, A. Macias, A. Aznar, V. Tudor, et al.

Earth, Moon, and Planets 120, 41 (2017).

За время наблюдений объект прошел более

M. Micheli, R. Wainscoat, and L. Denneau. Minor

120^◦. Астероид прошел точку наибольшего сбли-

Planet Bull. 43, 141 (2016).

жения с Землей, т.е. наблюдения велись как на

E. Bowell, B. Hapke, D. Domingue, K. Lumme,

встречном курсе, так и вдогонку. Таким образом,

J. Peltoniemi, and A. W. Harris. In “Asteroids II”

за счет геометрии пролета, наш 10-часовой вре-

(University of Arizona Press, 1989, p. 524-556).

менной ряд наблюдений содержит информацию об

A. Harris and A. Harris. Icarus 126, 450 (1997).

астероиде с принципиально разных углов и намного

A. Mainzer, T. Grav, J. Bauer, J. Masiero, et al.

лучше подходит для определения именно формы

Astrophys. J. 743, 156 (2011).

объекта, чем выполненные другими наблюдателя-

10.

A. U. Tomatic, Minor Planet Electronic Circ.

No. 2018-W41 (2018).

ми [3-5], однако он малочувствителен к периоду.

11.

V. M. Lipunov, V. G. Kornilov, E. S. Gorbovskoy,

Для определения основных физических свойств

N. Shatskij, et al. Advances in Astronomy, id. 349171

астероидов (периодов вращения, ориентаций осей

(2010).

вращения и форм) по набору фотометрических дан-

12.

V. G. Kornilov, V. M. Lipunov, E. S. Gorbovskoy,

ных мы использовали метод инверсии кривых блес-

A. A. Belinski, et al. Experimental Astronomy 33, 173

ка, который основан на моделировании интегриро-

(2012).

ванных по диску кривых блеска. Для построения

13.

S. Gorbovskoy, V. M. Lipunov, V. G. Kornilov,

модели астероида использовался открытый пакет

A. A. Belinski, et al. Astronomy Reports 57, 233

(2013).

программ код Asteroids3D [33].

14.

V. M. Lipunov, V. G. Kornilov, E. S. Gorbovskoy,

Наши наблюдения астероида 2015 TB 145 (см.

N. V. Tiurina, et al., Rev. Mex. Astron. Astrof. Conf.

рис. 8) на основе 3D моделирования позволили

Ser. 48, 42 (2016).

рассчитать форму усеченного конуса и период об-

15.

V. M. Lipunov, V. G. Kornilov, A. V. Krylov,

ращения астероида 5.9 ч, что не противоречит удво-

N. V. Tyurina, et al., Astronomy Reports 51, 1004

(2007).

енному значению 2.939 ± 0.00 ч, опубликованному

16.

S. D. Barthelmy, P. Butterworth, T. L. Cline, N. Geh-

ранее в работе [3] в качестве наиболее вероятного.

rels, G. J. Fishman, C. Kouveliotou, and C. A. Mee-

Другое значение периода вращения, полученное

gan. Astrophys. Space Sci. 231, 235 (1995).

другими наблюдателями [3,34], и равное 4.779 ±

17.

V. Yurkov, Yu. Sergienko, D. Varda, E. Sinyakov, et al.

± 0.01 ч [3], несовместимо с имеющимися измере-

GCN Circular 20063, 1 (2016).

ниями по кривой блеска.

18.

P. Balanutsa, V. Lipunov, A. Tlatov, V. Kornilov, et al.

Astron. Tel. 12524, 1 (2019).

Ориентация оси вращения в эклиптических ко-

19.

P. Balanutsa, O. Gress, V. Lipunov, D. Buckley, et al.

ординатах: долгота λ = 53^◦, широта β = -20^◦.

Astron. Tel. 12424, 1 (2019).

20.

A. Chasovnikov, V. Lipunov, D. Kornilov, E. Gorbov-

skoy, et al. Astron. Tel. 12275, 1 (2018).

ФИНАНСИРОВАНИЕ

21.

V. Lipunov, E. Gorbovskoy, R. Rebolo, M. Serra-

Ricart, et al. Minor Planet Electronic Circ. No. 2015-

Глобальная сеть телескопов-роботов МАСТЕР

Q28 (2015).

поддержана Программой развития МГУ и МО

22.

V. Lipunov, E. Gorbovskoy, N. Tiurina, P. Balanutsa,

“Оптика” (оборудование). Работа проведена при

et al. Minor Planet Electronic Circ. No. 2014-S14

поддержке гранта РФФИ (17-52-80133).

(2014).

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 96

№ 12

2019