CC BY
35
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2015, том 58, №7_
АСТРОФИЗИКА
УДК 523.68
Н.А.Коновалова
ГОДОВАЯ АКТИВНОСТЬ МЕТЕОРИТО-ПРОИЗВОДЯЩИХ БОЛИДОВ
И ИХ ИСТОЧНИКИ
Институт астрофизики АН Республики Таджикистан
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан П.Б.Бабаджановым 20.04.2015 г.)
Исследована годовая активность метеорито-производящих болидов и метеороидных групп, которые предположительно могут содержать метеорито-производящие болиды. Приводятся результаты определения физических характеристик метеорито-производящих болидов, инструментально наблюдавшихся в Таджикистане. Среди околоземных объектов (NEOs) проведен поиск родительских тел, которые на основе критерия близости орбит могут быть источниками метеорито-производящих болидов.
Ключевые слова: болид - метеороид - метеорит - родительское тело.
Существование метеороидных групп, в которых содержатся метеорито-производящие тела, было рассмотрено в [1] на основе анализа точных орбит болидов, полученных канадским проектом (MORP). Такие группы являются источниками поставки на Землю различного типа метеоритов астероидного происхождения, которые после их находки исследуются в лабораторных условиях. Имеются наблюдательные факты, что существуют астероиды, представляющие собой «груду обломков», такие как астероиды Итокава и NEA 1950 DA. Многие из таких астероидов могли произойти в результате столкновений между астероидами главного пояса. Тела подобной структуры могут быть неустойчивыми во время близкого подхода к планетам из-за периодических сил. Гравитационные возмущения со стороны Юпитера и других планет Солнечной системы приводят к разрушению астероидов на множество обломков различного размера: от декаметровых до метровых и менее, которые под действием эволюционных процессов попадают на землепересекающую орбиту [2]. Образовавшиеся обломки сформируют рой (группу) астероидных фрагментов, в том числе и метеорито-производящих с идентичными гелиоцентрическими орбитами [3], которые в последующем постепенно переходят на землепересекающие орбиты из-за резонансных эффектов, прежде всего с Юпитером. Известным примером происхождения метеоритов - продуктов разрушительного столкновения, является астероид Веста с большим кратером от огромной силы удара, выбросившего крупные осколки из Весты - вестоиды, некоторые из этих осколков при встрече с Землей выпали в виде метеоритов и имеются в земной коллекции.
В последние годы появились работы, касающиеся вопроса годовой активности болидных ме-теорито-содержащих групп, включающих как крупные фрагменты астероидов, представляющих опасность для Земли, так и более мелкие метеороиды [4,5]. Особенно это актуально стало в связи с событием Челябинского метеорита, которое привело к изменению прежнего мнения о нижнем преде-
Адрес для корреспонденции: Коновалова Наталья Андреевна. 734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Бухоро, 22, Институт астрофизики АН РТ. E-mail: nakonovalova@mail.ru
ле размеров потенциально опасных астероидов (PHA), пересекающих орбиту Земли. Прежде считалось, что падения метеоритов на Землю являются случайными по времени, которые должны рассматриваться как несвязанные события, согласующиеся с распределением Пуассона. В таком случае даты падения метеоритов должны распределяться равномерно на протяжении всего года.
С целью выявления периодов активности метеорито-производящих болидов и метеоритов был проведен анализ профиля годовой активности исследуемых тел. Из Международного каталога метеорных данных IAU MDC_2003 [6] и опубликованных за последние 15 лет источников, включая научные журналы и труды международных конференций было выбрано 701 ярких (ярче -5 mag) спорадических болида, которые наблюдались болидными сетями и метеорными станциями в период с 1942 по 2015 гг. Источником информации об известных метеоритах использовался Meteoritical Bulletin Database [7], в котором содержится 338 метеоритов с известной датой падения. Выбор кандидатов в метеорито-производящие тела проводился на основе статистического критерия, согласно которому выбирали болиды с предельными высотами He < 35 км, начальными скоростями Ух < 25 км/сек и конечными скоростями Ve < 10 км/сек. На основе данных элементов орбит исследуемых болидов, было выполнено разделение орбит на кометные и астероидные, согласно параметра Тиссерана Tj определяемого уравнением:
TJ = aJ/a + 2 cos i (a/aJ)(l - e2),
где a и aJ - большая полуось орбит болида и Юпитера, соответственно, e и i - эксцентриситет и склонение орбит болидов. Для кометных орбит параметр Тиссерана TJ < 3, а для астероидных орбит TJ > 3.
В результате проведенного анализа получено годовое распределение по долготе Солнца L числа N1 ярких метеорито-производящих болидов и числа N2 - метеоритов с известными датами падения, включая метеориты с известными по инструментальным наблюдениям атмосферными траекториями и орбитами. На рис. l представлен профиль годовой активности метеорито-производящих болидов астероидного и кометного происхождения, на рис. 2 представлен профиль годовой активности метеоритов с известными датами падения.
Полученный профиль годовой активности метеорито-производящих болидов и метеоритов с известными датами падения показывает несколько периодов повышении активности в течение года. Таким образом, можно утверждать, что события вторжения в атмосферу Земли декаметровых и меньших размеров спорадических метеороидов не носят случайный характер и согласуются с наблюдаемым распределением долготы восходящих узлов околоземных объектов [5].
Рис. 1. Годовое распределение числа N1 метеорито-производящих болидов по долготе Солнца Ь. Жирной линией отмечены астероидные болиды, тонкой линией - кометные.
160 240
долгота Солнца С
Рис. 2. Годовое распределение числа N2 метеоритов с известными датами падения по долготе Солнца Ь.
Детальное изучение метеороидов - малых тел Солнечной системы даёт важную информацию об их родительских телах - астероидах и кометах. Наблюдения болидными сетями за вторжением в атмосферу Земли ярких (ярче -5 зв.вел.) метеорито-производящих болидов позволяет получать более точные данные об атмосферных траекториях болидов и координатах места падения метеоритов. Например, по данным хорошо наблюдавшихся болидной сетью DFN (Австралия) метеорито-производящих болидов Mason Gully (-9.4 зв.вел.) и Bunburra (-9.6 зв.вел) были найдены метеориты очень малой массы: от ~ 25 г до 170 г. Еще более удивительным было обнаружение в предсказанном месте падения спустя почти 20 лет после события метеорита Benesov массой всего 11.6 г. Присутствие в метеорито-содержащих роях помимо крупных метеороидов также и метеороидов небольшой массы, порождающих метеоры слабее -5 зв. вел., позволяет определять их физические характеристики с помощью различных моделей абляции. Для этого используются наблюдательные данные об атмосферных траекториях и скоростях, полученные инструментальными методами. В данной работе проведен анализ физических характеристик спорадических метеорито-производящих болидов, наблюдавшихся инструментальными методами в различные годы в Таджикистане [8]. Конечная масса me исследуемых метеорито-производящих болидов, которые могли выжить в атмосфере Земли и выпасть метеоритами, вычислялась по уравнению:
me = 1.2 Pe ve2 / (dv/dt)e Pm^ ,
где ve , (dv/dt)e и pe скорость, торможение болида и плотность атмосферы на конечной высоте видимой траектории, pm - объёмная плотность метеороида.
Одной из важных физических характеристик метеороида является его структурная прочность, противостоящая во время полёта разрушительному аэродинамическому давлению Pdyn набегающего атмосферного потока. Разрушение метеороида, которое сопровождается яркой вспышкой, происхо-
дит, когда давление перегрузки становится больше чем прочность метеороида. Критическое аэродинамическое давление, при котором происходит разрушение метеороида, вычислялось по уравнению:
Рёуп =
где V - скорость метеороида в момент разрушения, райп - плотность атмосферы на высоте, где произошло разрушение, Г = 1 - коэффициент торможения. По величине критического аэродинамического давления ^уп была оценена объёмная плотность исследуемых метеороидов рт, используя зависимость объёмной плотности от критического давления, представленную на рис. 1 в работе [9]. Результаты определения основных данных атмосферной траектории и физических характеристик исследуемых в данной работе метеорито-производящих болидов представлены в табл. 1, содержащей следующие сведения: N0 - номер болида, дату наблюдения, прямое восхождение а^ и склонение радианта, внеатмосферную скорость ¥х, конечную высоту Не и массу те болида, Мтах - максимальную яркость.
Таблица 1
Атмосферные данные и физические характеристики болидов
No Дата Or град 5r град VM км/c He км me г mag
Группа 1
062D3 621030 332.6 -12.3 13.7 35.2 47 -7.3
190F1 671121 330.6 -10.6 13.5 27.0 >250 -9.3
406PN 711125 326.7 -5.9 13.3 30.9 >250 -
160E1 851020 333.6 -1.6 15.1 38.3 >250 -9.1
289F1 711112 327.3 -5.5 13.7 30.9 - -6.9
169I1 801125 340.7 1.7 13.5 33.5 770 -7.1
291103 031129 344.6 -12.0 12.9 46.7 - -4.9
Группа 2
058D8 800805 308.4 31.6 16.6 33.1 165.0 -9.0
154F1 670828 298.5 32.6 14.1 36.4 - -5.8
305S1 580711 289.0 1.1 14.31 61.2 - -
039K2 710726 142.9 57.7 16.5 38.6 - -4.8
Среди околоземных астероидов NEAs [10] проведён поиск родительских тел исследуемых ме-теорито-производящих болидов, которые на основе близости орбит, определяемой DsH-критерием Саутворта-Хокинса [11], при DSH<0.15 могут быть источниками метеорито-производящих болидов. Результаты представлены в табл. 2, содержащей следующие сведения: номер объекта; большая полуось a (а.е.); эксцентриситет e; наклонение орбиты i (°); перигелийное расстояние q (а.е.); аргумент перигелия ю (°); долгота восходящего узла Q (°). Для анализа связи метеорито-производящих метео-роидов с их предполагаемыми родительскими телами проведено исследование эволюции орбит этих объектов. Численная интеграция орбитальных параметров болидов и их потенциальных родительских тел в прошлое на длительном (до нескольких тысяч лет) интервале времени, проведенная по программе «Mercury 6», показала, что критерий близости орбит DSH оставался ниже критического значения [12]. На этом основании можно сделать вывод о существовании динамической связи исследуемых болидов с их родительскими телами.
Таблица 2
Элементы орбит метеорито-производящих болидов и NEAs
No q a.e. E i° Q° Dsh
Группа 1
062D3 0.984 0.583 0..2 15.3 36.73 0.141
190F1 0.988 0.591 0.3 180.9 239.3 0.061
406PN 0.990 0.600 2.0 179.0 242.0 0.056
160E1 0.959 0.675 2.3 204.5 207.5 0.181
289F1 0.987 0.604 1.5 178.4 242.8 0.053
169I1 0.980 0.576 1.1 191.5 243.4 0.093
291103 0.986 0.543 0.95 3.4 67.25 0.076
SL189 1.022 0.566 1.39 62.95 347.9 0.160
VB 1.044 0.618 1.28 107.86 305.3 0.149
Группа 2
058D8 0/791 0.258 17.9 270.7 133.6 -
154F1 0.945 0.289 12.5 224.4 154.6 0.121
305S1 0.784 0.272 6.7 273.7 108.9 0.190
039K2 0.812 0.327 15.1 100.7 123.5 0.083
1999CV8 0.841 0.352 15.3 279.3 132.0 0.100
2001DF4 0.767 0.371 18.5 260.2 146.7 0.120
Данная работа выполнена при поддержке Международного научно-технического центра по гранту Т-2113.
Поступило 27.04.2015 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Halliday I. - Meteoritics, 1990, v. 25, pp. 93-99.
2. Bottke W.F., Durda D.D., Nesvorny D., et al. - Icarus, 2005, v. 175, n. 1, pp. 111-140.
3. Porubcan V., Williams I.P., Kornos L. - Earth, Moon, and Planets, 2004, v. 95, Is. 1-4, pp. 697-712.
4. Beech M. - WGN, JIMO, 2006, v. 34, n. 4, pp. 104-110.
5. de la Fuente Marcos C., de la Fuente Marcos R. - MNRAS Letters, 2015, v. 446, Is. 1, p. L31-L35.
6. Lindblad B.A., Neslusan L., Porubcan V., Svoren. - EM&P, 2003, v. 93, p. 249.
7. Meteoritical Bulletin Database (http://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php).
8. Summary catalogue of orbital elements and light curves of the meteors photographed in the Institute of Astrophysics, Tajik Academy of Sciences (Dushanbe). Editor P.B. Babadzhanov, 2006, Dushanbe, "Don-ish".
9. ReVelle D.O. - Procceding Asteroids, Comets, Meteors, 2002, (ESA-SP-500, 127).
10. Near Earth Object Program (http://neo.jpl.nasa.gov/cgi-bin/neo_elem).
11. Southworth R.B., Hawkins G.S - Smith. Contrib. Astrophys., 1963, v. 7, pp. 261-285.
12. Konovalova N.A., Madiedo J.M., Trigo-Rodriguez J.M. - L&PSci conf., 2015, abstr. #1194.pdf.
Н.А.Коновалова
ФАЪОЛИЯТИ СОЛОНАИ МЕТЕОРОИД^ОИ ^ОСИЛКУНАНДАИ
БОЛИДХО ВА МАНБАИ ОЩО
Институти астрофизикаи Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Фаъолияти солонаи метеороидх,ои болид х,осилкунанда ва гурухд метеороидх,о, ки мета-вонанд метеороидх,ои х,осилкунандаи болидх,о дошта бошанд омухта шудааст. Натичах,ои муай-яикарда шудаи хосиятх,ои физикии метеороидх,ои болид х,осилкунанда, ки тавассути таъчизотх,ои дар Точикистон буда мушохида дода шудааст. Дар объектх,ои байни наздизамини (NEOs) кофтукови чисми ибтидои (волидайнй) тадкикот гузарониди шудааст, ки дар асоси меъёри монандии мадорх,о эх,тимол манъбаи метеороид хосилкунандаи болидх,о бошанд. Калима^ои калиди: болид - метеороид - метеорит - волидайни.
N.A.Konovalova
ANNUAL ACTIVITY OF THE METEORITE-DROPPING BOLIDES
AND THEIR SOURCES
Institute of Astrophysics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The analysis of an annual activity of the meteorite-dropping fireballs and the groups of meteoroids which supposedly can contain the meteorite-dropping fireballs has been carried out. Among near Earth's objects (NEOs) the searching for parent bodies, which on the base of the similarity of the orbits can be the sources of meteorite-dropping fireballs was made. The physical properties of meteorite-dropping meteoroids which were observed in Tajikistan are present. Key words: fireball - meteoroid - meteorite - parent body.
