Dark Comets? Unexpectedly Large Nongravitational Accelerations on a Sample of Small Asteroids
Darryl Z. Seligman, Davide Farnocchia, Marco Micheli, David Vokrouhlický, Aster G. Taylor, Steven R. Chesley, Jennifer B. Bergner, Peter Vereš, Olivier R. Haina… 展开作者
Darryl Z. Seligman, Davide Farnocchia, Marco Micheli, David Vokrouhlický, Aster G. Taylor, Steven R. Chesley, Jennifer B. Bergner, Peter Vereš, Olivier R. Hainaut, Karen J. Meech, Maxime Devogele, Petr Pravec, Rob Matson, Sam Deen, David J. Tholen, Robert Weryk, Edgard G. Rivera-Valentín, Benjamin N. L. Sharkey
备注：
21 pages, 9 figures, 3 tables, accepted for publication in the Planetary Science Journal
我们报告了基于光度不活动天体1998 KY $_{26}$、2005 VL $_1$、2016 NJ $_{33}$、2010 VL $_{65}$、2016 RH $_{120}$和2010 RF $_{12}$的天体测量数据的非径向非重力加速度的统计学显著检测。非重力加速度的大小大于通常由雅科夫斯基效应引起的加速度，并且没有基于辐射的非径向效应可以如此之大。因此，我们假设加速是由放气驱动的，并计算每个对象的隐含H $_2$ O生产率。我们试图通过没有表面灰尘和低水平的气体产生来调和放气引起的加速与缺乏可见的彗发或光度活动。虽然这些物体很小，有些还在快速旋转，但表面凝聚力比旋转力更强，仅凭快速旋转不能解释没有表面碎片的原因。有可能是表面的灰尘被移除之前，也许通过除气活动，增加了旋转速率到他们今天的价值。我们计算尘埃生产率的顺序$\sim10^{-4}$ g S $^{-1}$在每个对象假设的核是裸露的，在尘埃生产的上限从1998年KY $_{26}$的$\dot{M}_{\rm Dust}<0.2$ g S $^{-1}$的样本堆叠图像。这种产生对应于$\sim0.0025\%$级的亮度变化，这在现存的光度数据中是检测不到的。我们评估了这些目标的未来可观测性，并发现1998 KY $_{26}$的轨道-这也是延长隼鸟2号任务的目标-在2025年之前表现出有利的观测几何。
英文摘要：
We report statistically significant detections of non-radial nongravitational accelerations based on astrometric data in the photometrically inactive objects 1998 KY$_{26}$, 2005 VL$_1$, 2016 NJ$_{33}$, 2010 VL$_{65}$, 2016 RH$_{120}$, and 2010 RF$_{12}$. The magnitudes of the nongravitational accelerations are greater than those typically induced by the Yarkovsky effect and there is no radiation-based, non-radial effect that can be so large. Therefore, we hypothesize that the accelerations are driven by outgassing, and calculate implied H$_2$O production rates for each object. We attempt to reconcile outgassing induced acceleration with the lack of visible comae or photometric activity via the absence of surface dust and low levels of gas production. Although these objects are small and some are rapidly rotating, surface cohesive forces are stronger than the rotational forces and rapid rotation alone cannot explain the lack of surface debris. It is possible that surface dust was removed previously, perhaps via outgassing activity that increased the rotation rates to their present day value. We calculate dust production rates of order $\sim10^{-4}$ g s$^{-1}$ in each object assuming that the nuclei are bare, within the upper limits of dust production from a sample stacked image of 1998 KY$_{26}$ of $\dot{M}_{\rm Dust}<0.2$ g s$^{-1}$. This production corresponds to brightness variations of order $\sim0.0025\%$, which are undetectable in extant photometric data. We assess the future observability of each of these targets, and find that the orbit of 1998 KY$_{26}$ -- which is also the target for the extended Hayabusa2 mission -- exhibits favorable viewing geometry before 2025.
On the Detection and Distribution of Nongravitational Accelerations in the Motions of Long-Period Comets
尽管大多数长周期彗星的轨道运动被发现符合引力定律，但这些天体中迅速增加的少数被发现显示出可检测到的放气驱动的偏差。对长周期彗星运动中非引力效应的系统研究始于哈米德和惠普尔在20世纪50年代的工作，目的是支持惠普尔的冰砾岩彗星模型，得益于20世纪70年代分裂彗星碎片的新结果，并且自从Marsden等人（1973）发展了II型非引力轨道确定模型以来一直在扩大。它的蓬勃发展也要归功于过去几十年来天体测量观测质量的显著提高。一组78长周期彗星与推导出的非引力加速度和近日点距离小于2 AU已组装和其累积分布显示，反映核尺寸的分布，一旦偏向明亮的彗星和彗星与大的非引力效应占。一般来说，可检测到偏离引力定律的长周期彗星似乎具有较小的亚微米大小的原子核。C/1995 O 1海尔-波普彗星和其他彗星仍然是一个挑战。
Orbital Evolution, Activity, and Mass Loss of Comet C/1995 O1 (Hale-Bopp). I. Close Encounter with Jupiter in Third Millennium BCE and Effects of Outgassing on the Comet's Motion and Physical Properties
对彗星C/1995 O 1的全面研究首先集中在调查其17.6年（1993-2010）的轨道运动。这颗彗星被认为在11月7日-2251时接近木星0.005天文单位，与马斯登（Marsden，1999）提出的约4300年前与木星相遇的说法基本一致。相当大的非引力效应与日心距的变化与释气的演化有关，相对于近日点是不对称的。由于轨道级联共振效应，未来的轨道周期将缩短到1000年左右。我们发现，母分子的升华曲线与用于非重力加速度的定律类型相吻合，确定了它们的轨道积分质量损失，并得出结论，水冰的份额最多为57%，可能小于50%，总脱气质量。尽管有机母体分子（许多尚未确定）相对于水的丰度非常低，但它们的高摩尔质量和绝对数量使它们成为气体总产量的重要潜在质量贡献者。尘埃在每一轨道上的质量损失是水冰的大约12倍，这一尘埃负载量之高足以说明，低挥发性的重有机分子在加速膨胀晕中的微小尘埃颗粒至高达0.7 km/s^{-1}的终极速度方面发挥了重要作用。在第二部分中，彗星的核心将被模拟为一个紧凑的大质量碎片集群，以符合综合的非引力效应。
Orbital Evolution, Activity, and Mass Loss of Comet C/1995 O1 (Hale-Bopp): II. Nucleus and Companions as Compact Clusters of Massive Fragments
主要目标是解决影响彗星C/1995 O 1轨道运动的高非重力加速度与其巨大的核心之间的矛盾，将其建模为由自身重力聚集在一起的巨石大小的碎片的紧凑集群。非引力效应被解释为星系团主要的、质量最大的碎片的扰动。这一点和其他限制表明，主碎片的直径可能为8-9公里，整个星团的质量比一个相同横截面积的单体核小约150倍，该核是从离太阳30 AU附近的非活动彗星的赫歇尔远红外测光得出的。横截面积要求最小的碎片在稳态分布下有几十米宽。这个星团的直径最多约为200公里，在近日点附近受到太阳的频繁碰撞和显著扰动，显然是4000年前与木星近距离接触时，如果彗星的拉伸强度低至几帕，则原始核超过20公里的潮汐碎裂的产物。首次公布的是在1997-1998年用HST的STIS仪器拍摄的三张近日点后图像中寻找伴核的结果。至少探测到29个距离主星小于1200公里（预计）的此类物体，其信号为主星的2.3%至25%，信噪比在5：1至29：1之间，显然也是类星团性质。
Two Distinct Populations of Dark Comets Delineated by Orbits and Sizes
Michigan State University（密歇根州立大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；ESA NEO Coordination Centre（欧洲航天局近地天体协调中心）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Planetary Science Institute（行星科学研究所）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Caltech/IPAC（加州理工学院/IPAC）；Institute for Astronomy, University of Hawaii（夏威夷大学天文学研究所）；University of Michigan（密歇根大学）
The Great Comet of 1106, a Chinese Comet of 1138, and Daylight Comets in late 363 As Key Objects in Computer Simulated History of Kreutz Sungrazer System
彗星撞击对地球上的生命构成长期危害。对撞击减缓技术进行了广泛的研究，但这些技术往往侧重于小行星转向。典型的小行星拦截计划包括航天器物理拦截目标，这一任务只适用于提前几十年确定的目标，并且在狭窄的轨道范围内-威胁彗星不太可能满足的标准。然而，彗星自然会受到纯粹引力轨道的扰动，这是通过太阳对其表面的加热来激活升华驱动的喷流。对彗星的人工加热，例如激光，可以补充太阳的自然加热，以有目的地操纵其路径，从而避免撞击。偏转的有效性取决于彗星的加热反应，这取决于包括核大小，轨道和动力学历史在内的因素。这些因素被纳入一个数值轨道模型，以评估在地球轨道和地面使用高功率激光阵列进行彗星偏转的有效性和可行性。模拟结果表明，一个衍射受限的500 m轨道或地面激光器阵列在1年内每天1%的时间以10 GW的速度运行，足以完全避免一颗典型的直径为500 m、主要非引力参数A1 = 2 x 10^-8 au d^-2的彗星的撞击。还讨论了在偏转过程中避免彗星碎裂的策略。
主带小行星（6478）高尔特在2019年初被观测到彗星特征。为了调查原因，我们于2019年1月至4月在中国星明天文台进行了{ \it BVR}观测。这两条尾巴分别在2018年10月26日-11月08日和2018年12月29日-2019年1月08日左右形成，由半径为20 $μ$ m至3 mm的$\gtrsim$尘埃颗粒组成，以$0.15 \pm 0.05$ m s $^{-1}$的速度喷射，并遵循颗粒半径$\sim$ 70 $μ$ m的破幂律尺寸分布弯曲（假定堆积密度为1 g cm $^{-3}$）。自2019年1月以来，围绕高尔特的$10^4$公里半径孔径内的尘埃总质量以$2.28 \pm 0.07$ kg s $^{-1}$的速度从$\sim$ $9 \times 10^6$ kg下降，但在2019年3月25日左右暂时激增，因为地球从那里穿过高尔特的轨道平面，喷出的尘埃主要分布在轨道平面内。没有统计学显着的颜色或短期的光曲线变化。尽管如此，我们认为，高尔特目前受到旋转不稳定。使用现有的天体测量学，我们没有检测到任何非重力加速度的轨道运动高尔特。
Nucleus and Postperihelion Activity of Interstellar Object 3I/ATLAS Observed by Hubble Space Telescope
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Technische Universität Braunschweig（不伦瑞克工业大学）
