• 2003 FU83 - Kisbolygók fizikája

  • 2015. március 10.

  • A kisbolygók (aszteroidák) jellemzően a Mars és a Jupiter közötti térrészben keringő égitestek. A kisbolygóöv legnagyobb része a Naptól 300-500 millió km távolságban helyezkedik el. Az övben keringő legnagyobb ismert aszteroidák átmérője 1000 km körüli, a legkisebb ismertek párszáz méteresek. A nagyobb aszteroidák alakja egyre jobban közelíti a gömb formát, a kisebbek egyre inkább szabálytalan, torz alakúak. Kettősként vagy több számú csoportként is keringhetnek, a csoport tagjait kialakult gravitációs erőviszonyok tartják össze. Spektoszkópiai mérések alapján 75%-uk szénben gazdag (C-típus), 17%-uk vas és magnézium-szilikátban (S-típus), néhányuk pedig vasban és nikkelben (M-típus). – a leírást szó szerint idéztem egyik forrásból, úgy vélem a spektroszkópiai adatokat a felületük anyagi összetevőire kell értelmezni –

    A kisbolygók egyik érdekes észlelhető tulajdonsága, a forgási periódusa. általában órában adják meg. Jelenleg körülbelül 5500 kisbolygó forgási periódusa ismert. Ezeket az adatokat az alábbi ábrán láthatjuk, a frekvencia (ciklus/nap) az Y tengely, a becsült méret (km) az X tengely.

  • forrás: IAU Minor Planet Center

  • A táblázat eredményei alapján érdekes következtetéseket vonhatunk le. A legtöbb kisbolygó forgási periódusa nagyobb mint 2,2 óra, 4 és 10 óra közötti érték a legjellemzőbb. Azok az objektumok, melyek forgási periódusa rövidebb mint 2,2 óra valószínűleg erősen kötöttek (pl. monolitikusak), egyébként valószínűleg szétesnének. A legtöbb kisebb objektum, melyek forgási periódusa nagyobb mint a határként tekintett 2,2 óra, valószínűleg a tömegvonzás által összetapadt törmelékből áll. A kisbolygók túlynomó többsége lassabb forgású, a diagramon is jól látszik a sokaság 1-10 forgás/nap periódus között.

    A forgást sok erő összetett hatása váltja és váltotta ki ezeken az objektumokon. Perdületet kapnak, ha objektumokkal ütköznek, illetve a gravitációs erők vonalai is kihatással vannak a mozgásukra. A forgás változását a ún. YORP hatás okozza. A YORP mechanizmus fő mozgató ereje a Naptól származik. A Napból érkező elektromágneses sugárzás – látható fény is – elnyelődik az objektumban adott időszakban a "déli" oldalon, majd a forgás következtében az "északi" oldalon visszasugárzódik az űrbe. A kisbolygó forgása közben tehát folyamatosan egyfajta erőpárral is csökkentheti vagy növelheti forgási sebességét, vagy ez az erőpár például forgási tengelyét is szépen lassan elbillentheti. A felszíni elnyelődés – mint tudjuk – az azt borító anyag fajtájától, méretétől függ leginkább. Az erőpár nagyságától függően az objektum naptávolsága is változik. Ez még egészen érthetőnek és könnyen modellezhetőnek is tűnne egy gömb esetében, viszont a kisbolygók felszíne bonyolultan tagolt, véleményem szerint nem feltétlenül a homogén anyagok borítják egyes vidékeit. Máris nem egy egyszerű erőpárról, hanem egy halom apró erő eredőjéről kell beszélnünk. Aki ezen erők nagyságát és eredőjét le tudja modellezni, megmondja, hogy pl. ezer év múlva "hogyan fog pörögni" a kisbolygó. Egyszerű is lenne….

    A kisbolygó forgási jellemzőit fényességmérés segítségével tudjuk meghatározni. További matematikai elemzés szükséges ahhoz (adatok Fourier transzformja), hogy ezekből a változó fényesség értékekből meghatározzuk a valós periódust (a kapott Fourier-görbék csúcspontjaiból). A feldolgozás azt is megmutatja, hogy a kisbolygó forgási tengelye "adott vonalban áll e", vagy a tengelye térben változó irányokba mutat, két, csúcsánál összefordított kúp alakot formázva. Utóbbiakat bukdácsoló kisbolygóknak becézzük. Hosszabb időn keresztül, akár éveken át vizsgálva adott kisbolygót, azt is megkaphatjuk, hogy forgásának sebessége mely irányba változik, a forgás sebessége nem állandó.

    2015. február 14-én éjjel a kinézett fotós célpontom az NGC 3158 galaxiscsoport volt. Egészen idáig, augusztus végéig nem szedtem elő a képet, elég halvány és kis struktúrákból áll, úgy gondoltam, hogy majd akkor térek rá vissza, ha a "képészeti" feldolgozási rutinom jobb lesz. Csak egyszerűen szórakozásból, pár hónapja minden képet megvizsgálok több szempontból, halvány, vagy éppen mozgó pontokat keresgélve rajtuk. Ezen régebbi sorozat kalibrált képeit vizsgálgatva akadtam rá – második alkalommal eddig – mozgó halvány fénypontra. A (23452) Drew aszteroida képemnél (lásd Naprendszer galéria) sajátítottam el a képek asztrometriai kalibrálását. Akkor segítségéet kellett kérnem az azonosításhoz, nagyon örültem, hogy itt ez megvolt egyedül. így tényleg "felfedezhettem" a kis objektumot.

  • A kép közepén a balról jobbra haladó fénypontként kell keresni a 2003 FU83 aszteroidát.

  • A képen látható mozgó ponthalmaz egy kisbolygó, katalógusszáma (156931) 2003 FU83. Fényessége 19.1 magnitudo, távolsága 227 millió kilóméter. A kisbolygó öv legközelebbi határvidékéről sikerült elcsípnem egy szépséget. Nagyon örülök az "újrafelfedezésnek".

    Idő közben más vonalon szó szerint belekaptam a spektrográfiába, elkezdtek érdekelni azon adatok, melyeket egy fotóról lehet kiértékelni. Többek között pár alkalommal saját szórakoztatásomra készítettem sorozatokra fotometriai kiméréseket is Maxim DL programban. A Pixinsight program mellett a képek kidolgozásához alap programok lettek a MaximDL és az Aladin is. Ezekkel próbálok érdekes adatok, vagy adatsorok után kutakodni az asztrofotót megelőző kalibrált anyagokban. Miután beazonosítottam a fenti kisbolygót, első gondolatom az volt, hogy csak úgy gyakorlás képpen leellenőrzöm a fényességét. 10 és 10.5 magnitudos csillagokat választottam referenciaként, meg is kaptam a várt 19 magnitudo körüli értéket, viszont érdekes görbét láttam a fotometriai értékek kalibrálása után (fotometriai kalibrálás: az értékek – tudjuk – képről képre változnak, így a kimért magni értékeket utólagosan korrigálni kell. A módszer egyszerű, a katalógusok alapján például 10 magnitudos csillag kimért értékeit még korrigálni kell 10-re). Gondoltam, hogy a hullámzást valószínűleg a nagyon halvány célobjektum, és kiválasztott fényes, jó SNR-ű csillagok fototechnikai különbsége adhatja. Fogalmam sem volt még ekkor róla, hogy egy kisbolygó igenis mutathat fényességbeni hullámzást ilyen rövid időközönként is. Gondoltam, a hibát esetleg jobban korrigálhatom azzal, ha a célobjektumhoz hasonlóan halvány csillagokat vagy galaxis magot választok referenciának, a célhoz lehető legközelebb. Az első referencia 0.141, a második 0.138, a célobjektum 0.137 fényességű volt egyik expóról visszamérve. Végigment ez a mérés is, a fotometriai kalibrálás után ugyanazt a hullámzást kaptam eredményül.

  • Kalibrálás MaximDL-ben

  • A fotometria eredménye, és referenciák. Nem találtam a referenciáknak fényesség értékét katalógusokban ( a Ref2 nevét sem, "unknow"-nak neveztem el ), Ref1-nek 19, Ref2-nek 20 magnitudo fényességet állítottam be. A képen jól látszik, hogy a 16 darab, egyenként 15 perces expozíciós képeken eltérések mérhetőek még "stabil" objektumokon is, ezért is van szükség az utólagos fotometriai kalibrálásra.

  • A kép csak annak szemléltetése, hogy a látómezőben mekkora területről van szó. Felül zölddel láthatóak a kijelölt mérési pontok.
  • A kalibrált adatok időrendben megjelenítve. X tengely az expók számai, Y tengely fényesség, magnitudo érték.

  • Mivel nem teljesen jól becsültem a két referencia fényességét, így az ott lineárisan el van csúszva (a 2003 FU83 fényessége 19.1 magnitudo), de egyébként a görbe tendenciái az érdekesek úgy is. A harmadik expozíciónál túl halvány volt a célobjektum (aszteroida), a 15. expónál pedig nagyon közel látszott egy halvány csillaghoz. Ezeknél nincsenek mérté értékek, a mérőkör egyik esetben sem volt egyértelműen a célra illeszthető. A három adatsort csak a mérési bizonytalanság szűrése miatt gondoltam bevezetni, a két szélső egy-egy referenciára kalibrált fényességek, a középső a kettő átlaga. Ref1-hez és Ref2-höz kalbirált célobjektum fényesség is hasonló átlag görbét mutat, tehát emiatt gondolom azt, hogy a kimérés rendben volt. A két referencia "visszahúzva egyenesre", emellett a kisbolygó fényessége jelentős mértékben ingadozik.

  • Az eredményt az összes mérési adattal és körülménnyel még a feldolgozás estéjén elküldtem a témához értőknek. Fő kérdés az volt, egyáltalán lehetséges e 19 magnitudo fényesség esetén a pontos kimérés, illetve miért a fénybeni intenzitás hullámzás. Sánta Gábortól másnap reggel már bíztató levelet kaptam, tőle hallottam először arról, hogy a kisbolygók igenis ilyen rövid idő alatt is mutatnak fényességkülönbséget. Elkerült a levelem Sárneczky Krisztiánhoz is, aki ebben a témában már kellően higgadt…  Idézet leveléből, én nagyon örültem annak amit olvastam:

    "Ilyen halvány kisbolygónál szkeptikus vagyok, még a 15 perces expozíciók ellenére is. A görbe meggyőzőnek tűnik, de talán csak véletlen szórás. A 4 óra lehetséges, az nem gond, 2,2 óráig lemehetnek. Több éjszakányi megerősítés kéne, akkor lehetne biztosat állítani. Az irodalomban nincs adat róla. ………. Szóval a 19 magnitúdó nagyon halvány, kellene még mérés róla, ha akkor is mutatja a periódust egy perióduskereső szoftverrel, akkor lehetne 100%-ra állítani. Most úgy 70-80%."

    70-80%?? én már 51-től is boldog lettem volna. Sajnos jelenleg a 2003 FU83 már a horizton alatt a Virgo-ban jár, ennek a projektnek nem lett vége, nincs megerősítés. Viszont a video kapcsán olvastam egy keveset az aszteroidákról, célzott aszteroida észlelési célpontokat fogok keresni az efféle forgási sebesség kimérésekhez, nagyon megtetszett ez a fajta "egzakt-kidolgozás" is.

Vissza