1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Астрономический вестник
  4. T. 54, № 1, 2020

Астрономический вестник, 2020, T. 54, № 1, стр. 51-56

Поляриметрия астероида (599) Luisa – нового барбарианца

Д. Ф. Лупишко a, *, Н. Н. Киселев b, Н. В. Карпов c,  d

a НИИ астрономии Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина
Харьков, Украина

b Крымская астрофизическая обсерватория Российской академии наук (КрАО РАН)
Крым, Россия

c Терскольский филиал ИНАСАН Российской академии наук
г. Тырныауз, Россия

d Международный центр астрономических и медико-экологических исследований НАН Украины
г. Харьков, Украина

* E-mail: lupishko@astron.kharkov.ua

Поступила в редакцию 16.05.2019
После доработки 24.06.2019
Принята к публикации 11.07.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Приведены результаты поляриметрических наблюдений астероида (599) Luisa, выполненных на однотипных апертурных фотоэлектрических поляриметрах 2.6-м рефлектора Крымской астрофизической обсерватории и телескопа Цейсс-2000 обсерватории Пик Терскол в ноябре 2018 г. и феврале 2019 г. По этим и имеющимся литературным данным получены параметры составной фазовой зависимости степени поляризации Pmin = –1.68%, αmin = 14.7°, αinv = 29.2°, свидетельствующие о принадлежности астероида к классу “барбарианцев”. Показано возрастание абсолютного значения отрицательной степени поляризации астероида с длиной волны в области фотометрических полос BVRI, которое противоречит данным Bagnulo и др. (2015), но согласуется со спектральным ходом поляризации остальных силикатных астероидов S-, K- и L-типов, включая известных барбарианцев. Обсуждаются возможные причины различий в спектральном ходе степени поляризации этого астероида. Отмечена уникальность свойств астероида (599) Luisa, в котором сочетаются спектральные свойства силикатных астероидов L-типа и поляризационные свойства (Pmin и наклон h) низкоальбедных С- и Ch-астероидов.

Ключевые слова: астероиды, астероиды-барбарианцы, (599) Luisa, поляриметрия, фазовая кривая поляризации, спектральная зависимость поляризации, классификация

ВВЕДЕНИЕ

Как известно, в работе Сellino и др. (2006) впервые было сообщено, что астероид (234) Barbara показывает аномально широкую отрицательную ветвь фазовой кривой поляризации. При фазовом угле α ~ 20° измеренная поляризация его была отрицательной и составляла около –1%, а предполагаемый угол инверсии в этом случае ожидался в области α ~ 30°. По таксономической классификации Tholen (1984) Barbara относится к S-классу, а точнее, к S-комплексу, в котором позже по мере накопления новых данных было выделено ряд подклассов. Так, Bus, Binzel (2002) и DeMeo и др. (2009) по характеру спектрального наклона выделили среди S-астероидов K-, L- и Ld-подклассы и классифицировали астероид Barbara как Ld- и L-объект. Таких астероидов всего оказалось около двух десятков, при этом поляриметрические измерения были сделаны только для (234) Barbara.

В связи с этим Gil-Hutton и др. (2008) выполнили программу поляриметрии L- и K-астероидов с целью поиска объектов с аномальными поляриметрическими свойствами. В результате были проведены новые более детальные наблюдения астероида Barbara (к сожалению, только в полосе V). Авторы обнаружили четыре новых астероида с параметрами поляризации, подобными (234) Barbara, это астероиды L-класса (172) Baucis, (236) Honoria, (980) Anacostia и астероид K-класса (679) Pax. Все они показали аномально широкую отрицательную ветвь фазовой кривой, которая для всех этих пяти астероидов описывается такими средними параметрами: глубина отрицательной ветви фазовой кривой Рmin = –1.36 ± 0.13%, фазовый угол минимума поляризации αmin = 13.8°, наклон фазовой кривой в точке инверсии (поляриметрический наклон) h = 0.183 ± 0.007 и угол инверсии αinv = 28.4°. Таким образом, отрицательная ветвь фазовой кривой этой группы астероидов, названных “барбарианцами”, продолжается почти до αinv ~ 30° вместо обычных αinv ~ 20°.

Как отметили Сellino и др. (2014), некоторые из астероидов-барбарианцев, например, (980) Anacostia, относятся к динамическому семейству Watsonia или же в пространстве собственных элементов находятся в непосредственной близости к этому семейству, как например, еще один астероид-барбарианец (387) Aquitania. Оба они, как и сам астероид (234) Barbara, классифицируются как объекты L-класса (Bus, Binzel, 2002) или S-класса по классификации Tholen (1984) и показывают подобные спектры отражения с признаками минерала шпинель ([Fe,Mg]Al2O4), что вообще является довольно редким свойством среди остальных силикатных типов астероидов. В то же время из спектральных данных известно, что один из членов семейства Watsonia – астероид (599) Luisa – тоже содержит признаки минерала шпинель (Sunshine и др., 2008) и, следовательно, тоже может быть кандидатом в барбарианцы. Однако из-за отсутствия поляриметрических наблюдений этого астероида, принадлежность Luisa к барбарианцам оставалась не выясненной.

Первые поляриметрические наблюдения (599) Luisa вместе с 11 другими астероидами разных типов были проведены Bagnulo и др. (2015). В табл. 1 приведены результаты измерений степени поляризации (599) Luisa и еще нескольких силикатных и низкоальбедных астероидов, взятые из статьи этих авторов (α – фазовый угол, а тип астероида указан по трем классификациям: (Tholen, 1984), (Bus, Binzel, 2002), (DeMeo и др., 2009)).

Таблица 1.  

Степень поляризации (599) Luisa и других астероидов по данным измерений Bagnulo и др. (2015)

Астероид Тип α, ° V, % R, % I, %
599 Luisa S/K/L 26.9 –0.39 –0.30 –0.16
7 Iris S/S/S 26.9 0.58 0.52 0.48
27.5 0.68 0.62 0.56
28.2 0.75 0.68 0.64
8 Flora S/–/S 28.4 0.78 0.68 0.60
208 Lacrimosa S/Sk/– 13.7 –0.46 –0.47 –0.50
236 Honoria S/L/L 7.1 –1.00 –1.08 –1.17
24 Themis С/B/C 14.0 –1.23 –1.18 –1.12
51 Nemausa CU/Ch/Cgh 15.7 –1.11 –1.10 –1.06

Bagnulo и др. (2015) отметили, что астероид (599) Luisa при α = 26.9° показывает не положительную степень поляризации (как это имеет место для большинства астероидов), а отрицательную, причем довольно значительную P(V) = –0.39%. Если это измерение правильное, то оно означает, что астероид имеет аномально широкую отрицательную ветвь фазовой кривой поляризации, простирающуюся вплоть до α ~ 30°. На этом основании авторы упомянутой статьи предположили, что Luisa является новым кандидатом в барбарианцы.

Однако вызывает большой вопрос характер изменения степени поляризации (599) Luisa по спектру. Хорошо известно, что абсолютные значения степени отрицательной поляризации астероидов силикатных типов (S, Q, L, K) возрастают с длиной волны, а положительной – наоборот, уменьшаются (Lupishko, Shkuratov, 2016). Это подтверждается также измерениями Bagnulo и др. (2015) для остальных астероидов этих типов (см. астероиды (208) Lacrimosa и (236) Honoria в табл. 1). Однако, ход поляризации (599) Luisa противоречит этим данным. Из рис. 1 статьи Bagnulo и др. (2015) видно, что спектральный наклон отрицательной поляризации (599) Luisa противоположный наклону отрицательной поляризации указанных астероидов (208) Lacrimosa и (236) Honoria (тоже барбарианец!), что видно также и из табл. 1. В то же время этот наклон оказался одинаковым по знаку с наклонами для низкоальбедных астероидов.

Рис. 1.

Составная фазовая зависимость степени поляризации астероида (599) Luisa в фильтре V, полученная по всем имеющимся данным.

Что же может быть причиной такого спектрального наклона отрицательной поляризации (599) Luisa? В принципе, можно рассматривать следующие возможности:

а) измеренная Bagnulo и др. (2015) поляризация (599) Luisa при α = 26.9° на самом деле является положительной, а не отрицательной;

б) астероид (599) Luisa является не силикатным S/K/L-классов, а низкоальбедным.

Однако у нас нет оснований не доверять имеющимся поляриметрическим или спектральным наблюдения, точно так же, как и имеющимся классификациям (599) Luisa по типам. Поэтому можно пока предположить, что астероид (599) Luisa является уникальным по своим свойствам и не вписывается в известные “нормы”. Но поскольку измерения поляризации астероида были проведены только для одного угла фазы α = 26.9° (Bagnulo и др., 2015), то естественно, что нужны более полные и многоцветные поляриметрические наблюдения астероида.

НАБЛЮДЕНИЯ (599) LUISA

Новые поляриметрические наблюдения (599) Luisa были проведены в ноябре 2018 г. и в феврале 2019 г. на телескопах 2.6 м Крымской астрофизической обсерватории и Цейсс 2000 Международной обсерватории Пик Терскол, соответственно. В обоих случаях использовались однотипные двухканальные фотоэлектрические поляриметры (Шаховской и др., 2020). Оптический тракт каждого поляриметра включает в себя вращающуюся ахроматическую четверть-волновую фазовую пластинку и поляризационный анализатор – призму Волластона. Призма разделяет входящий свет на два ортогонально поляризованных пучка, которые затем разделяются с помощью отклоняющих зеркал на два канала. В красном канале используется охлаждаемый ФЭУ Hamamatsu R943-02. Этот канал предназначен для наблюдений в полосах UBVRI. В синем канале используется ФЭУ EMI 6556 B, который в сочетании с фильтрами обеспечивает проведение наблюдений в полосах UBV. Для регистрации сигнала используется принцип синхронного детектирования, то есть вращение фазовой пластинки синхронизируется со счетом импульсов ФЭУ. Наблюдения стандартных звезд показали низкую инструментальную степень поляризации Pinstr ≤ 0.02% и ее высокую стабильность от сезона к сезону наблюдений для обоих поляриметров.

В табл. 2 приведены результаты наших наблюдений вместе с появившимися в последнее время результатами других авторов (Bagnulo и др., 2015; Gil-Hutton и др., 2017; Devogele и др., 2018). Она содержит дату и средний момент наблюдений, обозначение фотометрической полосы, фазовый угол α, позиционный угол плоскости рассеяния ψ, измеренную степень поляризации Р и позиционный угол плоскости поляризации θ с их среднеквадратическими ошибками σР и σθ, степень поляризации Рr и позиционный угол плоскости поляризации θr в системе координат, связанной с плоскостью рассеяния, и ссылку на наблюдения.

Таблица 2.  

Результаты поляриметрических наблюдений астероида (599) Luisa

Дата, UT Полоса α, ° ψ, ° P, % σP, % θ, ° σθ, ° Pr, % θr, ° Ссылка
2018 11 02.980 V 11.5 249 1.47 0.07 69.63 1.41 –1.47 90.62 Наст. работа
2018 11 02.993 R 11.5 249 1.77 0.05 65.69 0.75 –1.76 86.69 Наст. работа
2018 11 02.994 V 11.5 249 1.61 0.05 64.24 0.97 –1.59 85.24 Наст. работа
2018 11 03.010 I 11.5 249 1.77 0.04 66.75 0.72 –1.76 87.75 Наст. работа
2018 11 04.898 B 10.6 247 1.44 0.13 62.76 2.57 –1.42 85.66 Наст. работа
2018 11 04.962 V 10.6 247 1.50 0.06 62.96 1.24 –1.48 85.86 Наст. работа
2018 11 04.935 R 10.6 247 1.62 0.06 64.40 1.10 –1.61 87.30 Наст. работа
2018 11 04.994 I 10.6 247 1.78 0.05 65.76 0.76 –1.78 88.74 Наст. работа
2018 11 05.013 B 10.6 247 1.27 0.12 58.08 2.63 –1.21 81.06 Наст. работа
2019 02 11.886 V1 21.1 77.6 1.54 0.23 80.12 4.28 –1.53 92.53 Наст. работа
2019 02 11.879 R1 21.1 77.6 1.45 0.16 73.20 3.20 –1.43 85.61 Наст. работа
2019 02 11.892 I1 21.1 77.6 1.76 0.20 60.57 3.22 –1.46 72.98 Наст. работа
2013–2014 V 26.9 – – 0.1 – – –0.39 – Bagnulo и др., 2015
2013–2014 R 26.9 – – 0.1 – – –0.30 – Bagnulo и др., 2015
2013–2014 I 26.9 – – 0.1 – – –0.16 – Bagnulo и др., 2015
2013 09 04 V 16.4 110.5 1.66 0.05 109.7 0.8 –1.66 – Gil-Hutton и др., 2017
2013 10 05 V 12.2 9.6 1.65 0.07 7.0 1.3 –1.65 – Gil-Hutton и др., 2017
2019 04 10 V 10.9 – – 0.1 – – –1.51 – Devogele и др., 2018

Примечание. 1Малое накопление сигнала из-за облачности.

Средние значения степени инструментальной поляризации и их ошибки были учтены в приводимых в табл. 1 наших данных для астероида (599) Luisa. Приведенная ошибка степени поляризации в основном определялась статистикой накопленных импульсов. Большая ошибка измерений степени поляризации ≈0.2% 11 февраля 2019 г. вызвана малым накоплением импульсов из-за облачности.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На рис. 1 представлены все имеющиеся данные наблюдений (599) Luisa в полосе V и составная фазовая зависимость поляризации, построенная по этим данным. Аппроксимация наблюдательных данных на этом рисунке (как и на последующих) выполнена полиномом 2-й степени. Параметры кривой степени поляризации Luisa αmin = 14.7°, Pmin = –1.68%, αinv = 29.2° указывают на очень широкую и глубокую отрицательную ветвь, что убедительно подтверждает предположение Bagnulo и др. (2015) о том, что этот астероид действительно является барбарианцем. При этом полученное значение угла инверсии, как видно из рис. 2, является одним из наибольших среди всех известных барбарианцев (наибольшим может быть у астероида (402) Chloe, однако пока нет его измерений на α > 23.2°).

Рис. 2.

Фазовая зависимость поляризации в полосе V для всей популяции известных барбарианцев (точки) согласно данным Lupishko (2019), пунктирная кривая – ее аппроксимация. Открытые кружки – имеющиеся наблюдения астероида (599) Luisa, а сплошная кривая – их аппроксимация.

Отметим, что с одной стороны, спектр астероида Luisa (см., например, Sunshine и др., 2008; Devogele и др., 2018) хорошо измерен в области 0.5–2.5 мкм и полностью соответствует спектрам с полосами поглощения силикатов вблизи 1 и 2 мкм других астероидов-барбарианцев L-класса, таких как (234) Barbara, (387) Aquitania и (980) Anacostia. Спектры этих астероидов с устойчивым возрастанием отражательной способности в красную область кардинально отличаются от почти нейтральных спектров низкоальбедных астероидов. Но, с другой стороны, глубина отрицательной ветви фазовой кривой поляризации (599) Luisa Pmin = –1.68% является очень близкой к среднему значению для низкоальбедных С- и Ch-астероидов Pmin = –1.70 ± 0.37%, а не к среднему значению Pmin = –1.43 ± 0.20% для L-астероидов и, тем более, к значению 0.75 ± 0.20% для S-астероидов (Belskaya и др., 2017). Соответствующее значение поляриметрического альбедо (599) Luisa, согласно обобщенной калибровке шкалы поляриметрических альбедо астероидов (Lupishko, 2018), получается равным pv = 0.066 по параметру Pmin и pv = 0.085 по параметру наклона h. Среднее из этих двух значений pv = 0.075 тоже больше соответствует среднему альбедо С- и Ch-астероидов 0.068 ± 0.015, чем среднему альбедо L-астероидов 0.157 ± 0.039 (Belskaya и др., 2017). Таким образом, астероид (599) Luisa действительно можно рассматривать как уникальный по своим свойствам. Спектрально Luisa соответствует среднеальбедным силикатным астероидам L-класса, а поляриметрически – низкоальбедным С- и Ch-астероидам и одновременно удовлетворяет основному критерию астероидов-барбарианцев – большое значение угла инверсии.

На диаграмме параметров Pmin и поляриметрический наклон h (рис. 3) астероиды L-класса барбарианцы вплотную примыкают к низкоальбедным астероидам С-, В- и G-классов и даже частично перекрываются, при этом барбарианец (599) Luisa наиболее близок к последним. В то же самое время L-астероиды не барбарианцы (12) Victoria и (1943) Anteros (см. Binzel и др., 2004), примыкают вплотную к S-астероидам.

Рис. 3.

Положение астероидов разных типов на диаграмме “Pmin–наклон h”. ⚫ – низкоальбедные С-, G-, В- и Р-типы, ⚪ – L-тип, ▲ – S-тип и ◼ – Е-тип.

Однако вернемся к спектральному ходу отрицательной поляризации астероида, который по измерениям Bagnulo и др. (2015) противоречит имеющимся данным для других астероидов этого класса. Как видно из табл. 2, наши наблюдения были проведены в полосах BVRI, предусматривая тем самым также оценку спектрального хода поляризации. По измерениям 2 и 4 ноября 2018 г. (измерения 11 февраля 2019 г. отягощены существенно большими погрешностями) можно видеть возрастание степени отрицательной поляризации (599) Luisa в красную область спектра, как и должно быть для среднеальбедных силикатных S-, K- и L-астероидов. А почему измерения Bagnulo и др. (2015) дают обратный спектральный ход, в отличие от их же измерений S- и L-астероидов (208) Lacrimosa и (236) Honoria – остается загадкой. Нужны дополнительные измерения поляризации этого астероида в разных участках спектра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Новые поляриметрические наблюдения астероида (599) Luisa, в спектре которого обнаружено присутствие минерала шпинель, уверенно подтвердили принадлежность его к группе барбарианцев с параметрами поляризационной фазовой кривой αmin = 14.7°, Pmin= –1.68%, αinv = 29.2°. Эти наблюдения показали возрастание абсолютного значения отрицательной поляризации астероида в красную область спектра в области BVRI-длин волн, что противоречит данным Bagnulo и др. (2015), но согласуется со спектральным ходом остальных силикатных астероидов S-, K- и L-типов. Отмечена уникальность свойств астероида Luisa, в котором сочетаются спектральные свойства силикатных астероидов L-типа и поляризационные свойства низкоальбедных С- и Ch-астероидов. В целом, по своим поляризационным свойствам астероиды L-типа барбарианцы близки к низкоальбедным астероидам, а астероиды этого же типа, но не барбарианцы – близки к обычным S-астероидам. Не исключено, что при большем накоплении наблюдательных данных выявится непрерывный переход поляриметрических свойств от астероидов S-типа через L-тип к низкоальбедным С-, Ch-, G-, B- и P-астероидам и (599) Luisa будет одним из таких переходных объектов.

Список литературы

  1. Шаховской Д.Н., Киселев Н.Н., Долгополов А.В., Антонюк К.А., Розенбуш В.К., Иванов Ю.С., Карпов Н.В., Тарадий В.К., Колесников С.В. Двухканальные апертурные поляриметры Крымской астрофизической обсерватории и Обсерватории Пик Терскол // Бюллетень САО. 2020. (В печати).

  2. Bagnulo S., Cellino A., Sterzik M.F. Linear spectropolarimetry: A new diagnostic tool for the classification and characterisation of asteroids // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2015. V. 446. № 1. P. L11–L15.

  3. Belskaya I.N., Fornasier S., Tozzi G.P., Gil-Hutton R., Cellino A., Antonyuk K., Krugly Yu.N., Dovgopol A.N., Faggi S. Refining the asteroid taxonomy by polarimetric observations // Icarus. 2017. V. 284. № 1. P. 30–42.

  4. Binzel R.P., Birlan M., Bus S.J., Harris A.W., Rivkin A.S., Fornasier S. Spectral observations for near-Earth objects including potential target 4660 Nereus : Results from Meudon remote observations at the NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) // Planet. and Space Sci. 2004. V. 52. P. 291–296.

  5. Bus S.J., Binzel R.P. Phase II of the small main-belt asteroid spectroscopic survey: A feature-based taxonomy // Icarus. 2002. V. 158. № 1. P. 146–177.

  6. Cellino A., Bagnulo S., Tanga P., Novakovic B., Delbo M. A successful search for hidden Barbarians in the Watsonia asteroid family // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. Lett. 2014. V. 439. № 1. P. L75–L79.

  7. Cellino A., Belskaya I.N., Bendjoya Ph., Di Martino M., Gil-Hutton R., Muinonen K., Tedesco E.F. The strange polarimetric behavior of asteroid (234) Barbara // Icarus. 2006. V. 180. № 2. P. 565–567.

  8. DeMeo F.E., Binzel R.P., Slivan S.M., Bus S.J. An extension of the Bus asteroid taxonomy into the near-infrared // Icarus. 2009. V. 202. № 1. P. 160−180.

  9. Devogele M., Tanga P., Cellino A., Bendjoya Ph., Rivet J.-P., Surdej J., Vernet D., Sunshine J.M., Bus S.J., Abe L., Bagnulo S., Borisov G., Campins H., Carry B., Licandro J., McLean W., Pinilla-Alonso N. New polarimetric and spectroscopic evidence of anomalous enrichment in spinel-bearing Calcium-Aluminium-rich Inclusions among L-type asteroids // Icarus. 2018. V. 304. № 1. P. 31–57.

  10. Gil-Hutton R., Garcia-Migani E. Polarimetric survey of main-belt asteroids VI. New results from the second epoch of the CASLEO survey // Astron. and Astrophys. 2017. V. 607. A103. 6 p.

  11. Gil-Hutton R., Mesa V., Cellino A., Bendjoya P., Peñaloza L., Lovos F. New cases of unusual polarimetric behavior in asteroids // Astron. and Astrophys. 2008. V. 482. P. 309–314.

  12. Lupishko D.F. Generalized calibration of the polarimetric albedo scale of asteroids // Sol. Syst. Res. 2018. V. 52. № 2. P. 98–114.

  13. Lupishko D. (Ed.) Asteroid Polarimetric Database V9.0. EAR-A-3-RDR-APD-POLARIMETRY-V9.0. NASA Planetary Data System, 2019.

  14. Lupishko D.F., Shkuratov Yu.G. On spectral dependence of polarization of asteroids // Sol. Syst. Res. 2016. V. 50. № 5. P. 329–336.

  15. Sunshine J.M., Connolly H.C., McCoy T.J., Bus S.J., La Croix L.M. Ancient asteroids enriched in refractory inclusions // Science. 2008. V. 320. P. 514–520.

  16. Tholen D.I. Asteroid taxonomy from cluster analysis of photometry: Doct. Thesis. – Tucson: Univ. Arizona Press, 1984. 150 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Астрономический вестник

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал