Аннотация результатов, полученных в 2022 году
- Изучение наших ранее полученных UBVRI-данных 29 астероидов Главного пояса примитивных типов позволило обнаружить признаки квази-одновременной сублимационной активности вблизи перигелия у 145 Адеоны, 302 Клариссы, 322 Фео, 435 Эллы, 521 Бриксии, 690 Вратиславии и 779 Нины (302, 322, 435, 521 и 690 впервые), то есть у ~24% от их общего числа. Возможные спектральные признаки активности (которые нуждаются в подтверждении) были обнаружены еще у 5 астероидов (424, 751, 762, 778 и 859). Сублимационная активность 145 Адеоны и 779 Нины нами зарегистрирована уже в третий раз на протяжении последних 10 лет, что указывает на регулярность этого явления и соответствует примерно трем периодам обращения этих астероидов вокруг Солнца. Перечисленные наблюдательные результаты свидетельствуют, вероятно, о массовом характере сублимационно-пылевой активности астероидов примитивных типов вблизи перигелия и о значительном содержании водяного льда в их недрах. Для всех включенных в данную наблюдательную программу астероидов проведен анализ физических и динамических параметров по сравнению с теми же параметрами наиболее крупных астероидов с номерами от 1 до 300. Также изучены распределения значений большой полуоси орбиты, эксцентриситета, наклонения орбиты и геометрического альбедо у астероидов больших семейств, возглавляемых 24 Фемидой и 145 Адеоной, активность которых была нами установлена. Сделан вывод, что астероиды с сублимационно-пылевой активностью имеют заметно отклоняются по этим параметрам от их средних значений у астероидов наибольших размеров, сформировавшихся, вероятно, в основном в Главном поясе (Бусарев В.В., Щербина М.П., Кузнецов С.Ю.). - Предложен универсальный метод обнаружения пылевой экзосферы у твердых безатмосферных небесных тел (независимо от их типа, включая АСЗ), образовавшейся в результате действия любых физических механизмов. Этот метод основан на спектрофотометрических или многополосных (UBVRI) наблюдениях тел и является эффективным и высокочувствительным. В частности, основными индикаторами наличия пылевой экзосферы у астероидов с пылевой активностью служат обнаруженные нами максимумы рассеяния света на частицах (субмикронных размеров и агрегатной структуры) экзосферы в спектрах отражения таких тел у ~0.4-0.5 мкм и/или ~0.7-0.8 мкм, нехарактерные для их более плотно упакованного поверхностного вещества, или в случае предельно малой оптической толщины экзосферы – быстрые изменения общего наклона спектра отражения, не коррелирующие с периодом вращения астероидов. Корректность предложенного метода подтверждается результатами численного моделирования переноса излучения в пылевой экзосфере с рассеивающими свет агрегатными частицами разного состава (льды, силикаты, аморфный углерод и органика типа толинов) и структурой (Бусарев В.В., Петрова Е.В.). - Рассчитаны спектры интенсивности света (в диапазоне от 0.2 до 2.0 мкм), рассеянного однородными субмикронными сферическими частицами и агрегатными частицами трех фрактальных структур разной плотности упаковки, состоящими из мономеров с радиусами 0.08, 0.10, 0.12 и 0.15 мкм, и двух структур, состоящих из полидисперсных зерен. Число составляющих в агрегатах 50 и 100. Рассмотрено восемь вариантов состава вещества частиц: льды H2O и CO2, железомагнезиальные силикаты (оливины), астрономические силикаты, аморфный углерод, тугоплавкая органика, и смеси органических веществ, известные как толины Титана и Плутона. Полученные характеристики однократного рассеяния ледяных и пылевых частиц использованы для расчета спектров интенсивности света, рассеянного оптически тонкой экзосферой (оптическая толщина 0.1 и 0.5), состоящей из таких частиц, с подстилающей поверхностью астероида. Показано, что рассеяние на агрегатах субмикронных частиц формирует на длинах волн короче 0.6 мкм интерференционные детали, положение которых определяется как размерами этих частиц (но не самих агрегатов), так и действительной частью их показателя преломления. Структура агрегата и вариации (до 20%) размеров составляющих частиц слабо влияют на положение этих деталей. Форма спектра на более длинных волнах также зависит от размеров зерен в агрегатах и может служить дополнительным критерием для оценки этого параметра. Расчеты, выполненные для агрегатных частиц, поглощающих в коротковолновом диапазоне (что характерно для многих веществ, которые можно ожидать обнаружить на астероидах), показывают, что поглощение существенно ослабляет интерференционные детали, появляющиеся в этом диапазоне. Поэтому попытки обнаружения сильно поглощающих частиц в экзосфере и оценки их свойств по таким деталям в спектре не могут дать надежных результатов, в отличие от моделирования для частиц слабо поглощающих материалов. Присутствие в экзосфере активного астероида однородных субмикронных частиц со слабым поглощением вызывает устойчивый рост интенсивности на длинах волн короче 0.4-0.5 мкм. Спектральные измерения на длинах волн короче 0.35 мкм могут помочь более уверенной оценке свойств слабо поглощающих, как агрегатных, так и однородных частиц в экзосферах активных астероидов (Петрова Е.В.). - Уточнена оценка характерного времени убыли tNEAнаселения астероидов, сближающихся с Землёй (АСЗ). tNEA – это медианное время, за которое количество АСЗ уменьшается вдвое. Это средняя по ансамблю величина tNEA составила 3.5 млн лет. Однако значения темпа убыли для различных областей пространства орбит АСЗ отличаются на порядки величины! На рис. 4 в файле с дополнительными метериалами проиллюстрирована зависимость tNEA от элементов орбиты. Получено распределение по каналам убыли АСЗ. Получена зависимость от времени количества N(t) АСЗ (относительно начального количества N0), уходящих из области определения АСЗ по различным каналам. Со временем относительное распределение по различным каналам меняется, но количество безвозвратно ушедших астероидов (вследствие выброса из Солнечной системы, столкновения с планетами или Солнцем) монотонно растет. На момент 20 млн лет доля АСЗ, столкнувшихся с планетами, составляет 4%, столкнувшихся с Солнцем -- 15%, выброшенных из Солнечной системы -- 48%. Значительная часть известных астероидов, проявляющих сублимационно-пылевую активность была открыта в Главном поясе астероидов (ГПА) [располагающемуся между орбитами Марса и Юпитера]. Особенности в наблюдаемых спектрах таких объектов, говорят о наличии у астероидов пылевой экзосферы – облака пыли (с размерами частиц от долей мкм до десятков см) вокруг астероида. Возникает естественный вопрос о причинах возникновения такого пылевого облака вокруг астероида. Это может быть следствием выброса пыли при ударе (столкновениях астероидов или же пыль может выбрасываться потоком газа в процессе испарения (сублимации) вскрытых ударом подповерхностных льдосодержащих слоев под действием солнечного излучения. По современным представлениям астероиды могут содержать льдосодержащие слои, покрытые слоем пыли (или реголитом), который защищает лед от нагрева и сублимации. Одним из вероятных вариантов является столкновение с другим астероидом, причём необязательно большим. Как показали наши расчёты, чтобы «пробиться» сквозь слой пыли (или кору) толщиной 10 м, кратер должен быть в диаметре до 100 м (здесь ещё необходимо принимать во внимание прочность этой коры). Такой кратер способен образовать астероид-ударник размером всего в несколько метров. При таких ударах, масса выбрасываемой пыли может составлять до нескольких тысяч тонн. Итак, столкновения могут объяснить существование «активных» астероидов. Причем, скорее всего, работают оба механизма, но определить это более точно помогут дальнейшие наблюдения за активными астероидами. Теоретические оценки показывают целесообразность таких наблюдений, т.к. именно частота столкновений, приводящих к выбросу достаточного количества пыли, обеспечивает в каждый момент времени нахождение несколько крупных (более 100 км) астероидов в «активном» состоянии (Шустов Б.М., Золотарев Р.В.).

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
- Использование UBVRI-данных для расчета аппроксимированных спектров отражения 29 астероидов примитивных типов (с низкотемпературной минералогией), находившихся вблизи перигелийных расстояний, и их сравнение с модельными спектрами отражения условного астероида С-типа, окруженного пылевой экзосферой (при разных составах и структуре субмикронных пылевых частиц), позволили обнаружить значительные спектральные признаки квазиодновременной сублимационно-пылевой активности шести достаточно крупных астероидов (с диаметрами в диапазоне 34.8 - 134.7 км) примитивных типов Главного пояса, находившихся вблизи перигелийных расстояний, – 145 Адеоны, 302 Клариссы, 322 Фео, 435 Эллы, 690 Вратиславии и 779 Нины (у 302 Клариссы, 322 Фео, 435 Эллы, 690 Вратиславии – впервые), что составляет ~21% от общего числа астероидов, включенных в данную наблюдательную программу. Вероятные спектральные проявления активности с меньшей интенсивностью впервые обнаружены еще у пяти астероидов: 424 Грации, 751 Фаины, 762 Пулковой, 778 Теобальды и 859 Бузареа. Кроме того, как следует из публикаций, четыре астероида из вышеперечисленных (145 Адеона, 302 Кларисса, 322 Фео и 778 Теобальда) возглавляют крупные астероидные семейства, что является признаком низкой прочности вещества этих тел при столкновениях, связанную, вероятно, с наличием в их недрах льда Н2О. Сублимационно-пылевая активность 145 Адеоны и 779 Нины вблизи перигелия нами зарегистрирована уже в третий раз на протяжении последних 10 лет, что соответствует примерно трем периодам обращения их вокруг Солнца. К настоящему времени такая активность нами обнаружена у 21 астероида примитивных типов вблизи перигелийных расстояний, что является признаком наличия водяного льда не только в недрах этих астероидах, но, возможно, и у значительной части подобных им тел в Главном поясе, что указывает на их общее происхождение вблизи или за границей льда Н2О в ранней Солнечной системе. С учетом крайне слабого гравитационного поля астероидов (особенно при их размерах менее ~10 км), неспособного удерживать оптически-тонкую пылевую экзосферу даже непродолжительное время, мы пришли к выводу о том, что пылевая экзосфера активных астероидов примитивных типов может поддерживаться совместной работой двух механизмов: электростатическое поле фотоэмиссионной природы создает плазменно-пылевой слой на подсолнечной стороне астероида (как и на всех безатмосферных небесных телах), а сублимационно-пылевая активность обеспечивает дополнительный выброс пылевых частиц с поверхности в этот слой до обнаружимого уровня; при этом собственное вращение тела способствует их распределению вокруг астероида. Изучение условий солнечной активности по данным космической обсерватории SOHO (https://cdaw.gsfc.nasa.gov/CME_list/catalog_description.htm) примерно в течение месяца до проведения обсуждаемых наблюдений астероидов и самих наблюдательных данных позволяет предполагать, что на активных астероидах (145, 302, 322, 435, 690 и 779) и подозреваемых в активности телах (424, 751, 762, 778 и 859) сублимация льда была основным процессом, на который накладывались и усиливали его эффекты от вспышек на Солнце в рентгеновском диапазоне и проходящих ударных волн в солнечном ветре, вызванных корональными выбросами вещества. Поскольку азимутальный охват ряда таких ударных волн был максимальным (события типа "гало"), они должны были достигать всех перечисленных астероидов. Как следует из представленных результатов, солнечная активность может быть эффективным механизмом усиления активности астероидов примитивных типов. - Результаты расчетов характеристик рассеяния агрегатных частиц, состоящих из 100 мономеров, в диапазоне от 0.2–0.3 до 1.0–2.0 мкм и в более широких, чем ранее, интервалах их показателей преломления и плотности упаковки подтвердили устойчивость интерференционных спектральных деталей к размерам рассеивающих ансамблей. В то же время было показано, что выраженность этих деталей в спектре ослабевает на фазовых углах наблюдений далеких от оппозиции (более 30–40 градусов). Этот аспект может быть важен при интерпретации наблюдений астероидов, сближающихся с Землей, у которых можно ожидать проявления активности. С целью более подробного исследования влияния оптической толщины экзосферы на спектр отражения активного астероида были выполнены соответствующие расчеты для агрегатных и мелких однородных сферических частиц разного состава в экзосфере. Они подтвердили, что с ростом оптической толщины экзосферы от 0.1 до ~3.0 детали спектра, обусловленные рассеянием на частицах экзосферы, становятся более выраженными, но затем, при значениях оптической толщины больше 3.0, изменения достигают «насыщения». В связи с возможным привлечением поляриметрических наблюдений для повышения достоверности оценок свойств частиц экзосферы, получаемых из измерений спектров отражения активных астероидов, рассчитаны фазовые зависимости поляризации оптически тонкой экзосферы над отражающей поверхностью. Показано, что рассеяние света в экзосфере активного астероида может как ослаблять поляризацию света, отраженного от поверхности, так и приводить к усилению поляризации света, приходящего от системы «поверхность + экзосфера», в зависимости от диапазона длин волн, показателя преломления частиц и их морфологии. При этом спектральный градиент поляризации может изменяться как в сторону более положительных, так и отрицательных значений. На фазовых углах менее 30 градусов, характерных для наблюдений астероидов Главного пояса, изменения, вносимые рассеянием в экзосфере в поляризацию астероида, невелики и отличаются слабо для частиц разных свойств. Это делает невозможным количественную оценку характеристик частиц экзосферы на основе поляриметрических данных в этом диапазоне фазовых углов. Тем не менее, изменение поляризации света, отраженного астероидом в области отрицательной ветви, по сравнению с каноническими значениями, может свидетельствовать о присутствии экзосферы. На фазовых углах более 30 градусов влияние рассеяния в экзосфере на поляризацию астероида более заметно, что делает многообещающим использование поляриметрии в исследовании активности астероидов, сближающихся с Землей. Этот эффект следует также учитывать при оценке альбедо астероида по максимуму поляризации, если у этого астероида можно ожидать проявление активности (http://selena.sai.msu.ru/Home/RSF/Petrova2023.html).