VedecPhD Oleksandra Ivanova
Názov projektuSkúmanie vývoja fyzikálnej aktivity dynamicky nových komét v širokom intervale heliocentrických vzdialeností
Hostiteľská organizáciaAstronomický ústav SAV
Dĺžka projektu25.02.2016 - 31.12.2018

Abstrakt
Hlavným cieľom predkladaného projektu je štúdium fyzikálnych vlastností atmosfér a chvostov dynamicky nových komét. Projekt je zameraný na štúdium evolúcie fyzikálnych aktivít komét v závislosti na ich vzdialenosti od Slnka. Archivované fotometrické, spektrofotometrické a polarimetrické údaje, rovnako ako aj nové pozorovania komét v rôznych heliocentrických vzdialenostiach, budú použité pri riešení tejto problematiky. Našimi objektami sú kométy s perihéliovou vzdialenosťou q v intervale 0,01 - 3 astronomické jednotky. V prvej fáze projektu budú prezentované pozorovania vybraných komét (získané rôznymi metódami pozorovania) s vyššou aktivitou vo veľkých vzdialenostiach od Slnka (r> 4 au). Budú použité aj pozorovacie údaje získané riešiteľkou (PI) predkladaného projektu, ktoré získala počas predchádzajúcich pozorovaní. V druhej fáze projektu bude pokračovať pozorovanie nových komét aktívnych vo veľkých heliocentrických vzdialenostiach (r> 4 au) cez širokopásmové BVR filtre. Chceme tiež získať pozorovania komét (cez úzkopásmové filtre), ktoré boli pozorované vo veľkých heliocentrických vzdialenostiach počas prvej fázy projektu, ale tentoraz v menšej vzdialenosti od Slnka (r <3 au). V záverečnej fáze projektu bude vykonaná analýza získaných spektroskopických, fotometrických a polarimetrických údajov: detekcia emisie plynu, odhad produktivity plynu a prachu, morfológia plynu a prachovej kómy a odhad stupňa polarizácie v širokom intervale fázových uhlov. Vytvoríme krivku zmien jasnosti kométy. Urobíme tiež odhady indexov lomu, veľkosti a hustoty častíc kometárneho prachu. Na získanie týchto odhadov použijeme fotometrické a spektropolarimetrické pozorovania a výsledky meraní vykonané v kozmickom priestore (prevzaté z literatúry) a získané na základe modelovania.

Zhrnutie projektu s priebežnými výsledkami

Hlavným cieľom predkladaného projektu je štúdium fyzikálnych vlastností atmosféry a chvostov dynamicky nových komét a porovnanie s kométami ostatných dynamických skupín. V súčasnej dobe prebiehajú pokusy zaviesť taxonómiu komét na základe ich zloženia a prepojiť to s miestami ich vzniku. Porovnanie fyzikálnych vlastností krátkoperiodických komét s dlhoperiodickými a novými môže objasniť, aké vlastnosti komét sú prvotné a ktoré sú produktom následnej evolúcie. Fyzikálne vlastnosti telesa závisia predovšetkým na genetických faktoroch, ako napríklad rozvrstvenie teploty so vzdialenosťou od Slnka, štruktúra a hustota látky na povrchu telies, pomer prchavých a pevných materiálov, a pod. Avšak úloha evolučných procesov, ktoré určujú dynamiku malých telies, vnútorných zdrojov energie, a pod., môže tiež byť významná. Je známe, že teplotný gradient v zárodočnom oblaku prachu a prítomnosť masívnych proto-planét ovplyvnili proces akumulácie, formovania a evolúcie malých telies v Slnečnej sústave. Výsledkom tohto procesu sú rozličné vlastnosti telies v hlavnom páse asteroidov (rozdiel medzi vlastnosťami  hlavných typov asteroidov S, C, E, atď.), objektov v Kuiperovom páse a Oortovom oblaku. Kolíziami a dynamickými a evolučnými procesmi vznikli v Slnečnej sústave objekty s prechodnými vlastnosťami – prúdy meteoroidov, objekty ako kentaury, kométy s dráhovými vlastnosťami hlavného pásu asteroidov, kométy rôznych skupín líšiace sa polarizáciou a tepelnými vlastnosťami a spiace kometárne jadrá.

Hlavným cieľom prvého roku činnosti je komplexné štúdium pozorovaných charakteristík žiarenia rozptýleného prachu a vlastností plynov u komét z rôznych dynamických skupín v Slnečnej sústave. Prach a plyn sú súčasťou atmosfér komét, aktívnych kentaurov, aj novej  triedy objektov - komét hlavného pásu asteroidov. Prach a plyn hrá dôležitú úlohu v procese formovania rôznych telies a v ich vývoji. Hlavné pozorovateľné charakteristiky rozptýleného žiarenia, ako je intenzita, farba, polarizácia, ich priestorové a spektrálne charakteristiky závisia na mechanizme rozptylu svetla na prachových častíciach a fyzikálnych vlastnostiach prachu, ktorými sú veľkosť, zloženie, štruktúra a forma.Takže štúdium vlastností žiarenia rozptýleného prachovými časticami pre rôzne objekty, je základom pre vytvorenie teoretickej predstavy o interakcii žiarenia s látkou a budovanie fyzikálnych a kozmologických modelov nebeských telies.

 

Počas sledovaného obdobia boli vykonané komplexné pozorovania a analýza charakteristík prachu pre 16 nových objektov (10 vzdialených komét s perihéliom väčším ako 4 AU, 6 dynamicky nových komét, 1 aktívneho kentaura, jedného "aktívneho" asteroidu a 3 krátkoperiodických komét). Údaje sme získali pomocou rôznych tried ďalekohľadov: veľkých - 6-m ďalekohľadu SAO RAS (Rusko), 4,1-m SOAR ďalekohľadu (Chile), stredných - 2-m ďalekohľadu Pik Terskol (Rusko), a malých - 0,80 m (Ukrajina), 0,61-m Skalnaté pleso (AsÚ SAV), 0,60-m Pik Terskol (Rusko), 0,40-m Kourovka AO (Rusko), 0,20-m ďalekohľady (Belgicko). Použili sme rôzne pozorovacie metódy: fotometrické (pomocou BVRI širokopásmových filtrov a kometárnych filtrov), spektrálne (štrbinová spektroskopia), a polarimetrické pozorovania vybraných objektov. Spracovali a analyzovali sme aj pozorovacie údaje získané v predchádzajúcom období. Aktualizovali sme softvér na spracovanie dát a modelové analýzy. Na interpretáciu výsledkov sme použili originálne metódy a matematické modelovanie fyzikálnych procesov. Na základe analýzy dát sme odhadli optické vlastnosti  vybraných komét, "aktívnych" asteroidov a kentaurov. Tiež sme sa snažili nájsť súvislosť medzi ich fyzikálnymi a dynamickými vlastnosťami, čo by umožnilo nájsť spojitosť s rôznymi oblasťami ich vzniku v Slnečnej sústave alebo rôznymi scenármi vývoja.

Pozorovanie a analýza dát kométy 67P/Čurjumov-Gerasimenko v rámci pozemnej podpory kozmickej misie Rosetta boli najdôležitejšími výsledkami získanými počas sledovaného obdobia. Získali sme mnoho fyzikálnych charakteristík kométy, vrátane odhadu produkcie plynu a prachu, ktorá potvrdila, že kométa 67P/Čurjumov-Gerasimenko zodpovedá triede komét "chudobných" na uhlík. Zistili sme, že produkcia kometárneho prachu klesla v priebehu sledovaného obdobia 4 násobne. Identifikované radiálne zmeny polarizácie a farba kometárnej kómy zodpovedajú vlastnostiam počas evolúcie prachových častíc. Modelové interpretácie získaných dát ukázali pokles veľkosti priemeru častíc s rastúcou vzdialenosťou od kometárneho jadra. To môže byť spôsobené rozpadom častíc vďaka fragmentácii a sublimácii.

Obr.1 Mapy lineárnej polarizácie kométy 67P/Čurjumov-Gerasimenko: Zaznamenali sme zložitú štruktúru kómy v polarizovanom svetle s oblasťami vysokej a nízkej polarizácie.


Teda, stanovenie fyzikálnych a optických vlastností častíc rôznych populácií malých telies v Slnečnej sústave nám umožní identifikovať podobnosti a rozdiely v týchto charakteristikách v závislosti na mieste výskytu telies a tiež určiť ich vzťah k dynamickým charakteristikám. Výsledky budú použité na vytvorenie fyzikálnych a kozmologických modelov objektov a umožnia riešenie základných problémov pôvodu a vývoja Slnečnej sústavy.