ミニムーンや準衛星は思ったより多い アルジュナ小惑星群と呼ばれ2022 NX 1と 2024 PT 5他、カモオアレワだけじゃないんだ。以下、機械翻訳。
玄武岩質の小衛星: 10.4 m のカナリア大望遠鏡と 2 メートル双望遠鏡による2024 PT 5 の特徴解析
2024年11月17日
抽象的な
背景。地球に似た軌道にある小天体、アルジュナは、低コストのミッションを可能にするため、科学的探査や採掘研究に適したターゲットです。ミニムーンエピソードとも呼ばれる、一時的に捕捉されるフライバイやオービターイベントを定期的に経験するそのようなオブジェクトのサブセットは、アクセスのしやすさの点で最高ランクにランクされています。このような動的動作を行ったことが知られているオブジェクトはほんの一握りです。それらをさらに発見して特徴付けることは、今後数十年間の宇宙での科学的および商業的研究活動の拡大に役立つ可能性があります。最近発見された小惑星 2024 PT 5 は、この興味深いオブジェクトのグループに属しています。
目的:ここでは、2024 PT 5の軌道状況と、そのスペクトルおよび回転特性を調査します。
方法： 2024 PT 5の短期軌道進化を直接的に研究した。
Ｎ天体シミュレーション。可視反射スペクトルからスペクトルクラスを特定し、測光観測を使用して回転特性を導き出しました。観測データは、10.4 m の Gran Telescopio Canarias と 2 メートル双望遠鏡の OSIRIS カメラ分光器で取得されました。
結果。小惑星2024 PT 5は、一時的に捕獲されたフライバイ型の共軌道衝突とミニムーンイベントを定期的に経験しています。その可視スペクトルは、Sv型小惑星または月の噴出物と一致しています。その自転周期は≲1時間。
結論。2024 PT 5の発見により、一時的に捕捉されたフライバイは比較的頻繁に発生し、数メートルを超える大きさの物体が関与していることが確認されました。これは、宇宙での科学研究活動や商業採掘事業のアクセス可能なターゲットとして適しています。
キーワード: 小惑星、小惑星：一般 – 小惑星、小惑星：個別：2024 PT 5 – 技術：分光学 – 方法：数値 – 天体力学
†抜版: R. de la Fuente Marcos、
1 導入
ESA と NASA はどちらも、新興のグローバル宇宙経済を支える商業宇宙部門に進出しています (例: Rausser ら、2009 年)。2023; Paravano et al.2024）。小惑星の科学的探査と採掘は、急速に発展しているこの分野の文脈での開発に適した活動である（例えば、ソマリバ2015; サチデヴァ2018; Xie et al.2021) ですが、低コストのミッションに十分なターゲットがある場合に限ります。NASA の地球近傍物体の有人宇宙飛行アクセス可能ターゲット研究 (NHATS、Abell 他)2012) 1 は、将来の探査の潜在的なターゲットを特定する地球近傍天体 (NEO) のリストを作成していますが、より優れたミッション計画のためには、そのようなデータベースにターゲットの組成に関する情報を含める必要があります。反射分光法は、これらのよりアクセスしやすいターゲットが何でできているかを見つけるのに役立ちます(Licandro ら、2010年11月)。2020; de León et al.2021)。
NHATS リストには何千ものターゲットが含まれていますが、そのうち分光学的に特徴付けられているのはほんのわずかです(Popescu ら、2008)。2019)。実行可能な軌道の数が最も多い (最もアクセスしやすい) ターゲットのほとんどは地球のような軌道をたどり、地球-月系の軌道を取り囲む二次小惑星帯の一部です。そのメンバーは、軌道周期が 1 恒星年に近く、離心率と傾斜角が低い太陽中心軌道をたどる力学クラス、アルジュナを定義します (Rabinowitz ら、2010 年)。1993最もアクセスしやすい 25 個のターゲットのうち、少数は、ミニムーン エピソードとも呼ばれる、一時的に捕捉されるフライバイまたは周回衛星イベントを定期的に経験します(Granvik ら、2009 年) 。2012)。
最近発見された小惑星2024 PT 5は、非常に接近しやすいターゲットのグループ（デ・ラ・フエンテ・マルコスとデ・ラ・フエンテ・マルコス）の一部です。2024）ここでは反射分光法、測光法、
その性質と動的コンテキストを確認するために、N体シミュレーションを実施しました。この論文は次のように構成されています。セクション 2では、研究の背景を紹介し、分析に使用したデータとツールを示します。セクション 3では、2024 PT 5が自然のものか人工のものか、およびその起源の可能性を判断します。セクション 4では結果について説明し、セクション 5では結論をまとめます。付録には裏付け資料が含まれています。
2 コンテキスト、方法、データ
このセクションでは、後の分析で使用する動的概念を再度取り上げます。ソフトウェア ツールとデータについてもここで説明します。
2.1 ダイナミクスの背景
この研究では（付録Aを参照 ）、Kary & Dones（1996)、Granvik et al. (2012)および Fedorets et al. (2017）地球に一時的に捕獲された自然の不規則衛星は、負の地心エネルギーを持ち、その地心距離はヒル半径の3倍以下でなければならない（地球のヒル半径はおよそ0.01 auである）。言い換えれば、侵入するNEOは至近距離で接近しなければならない（<0.03 au）と低い相対速度（≲1 km s^-1）。Kary & Dones (1996）は、アルジュナ小惑星帯のメンバーです （Rabinowitz et al.1993これらの天体の中には、地球との1:1平均運動共鳴によって引き起こされる共鳴挙動を示すものもある（例えば、de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcosを参照） 。2013）。この共鳴を受けると、地球に対する物体の相対的な平均経度（λr）は固定値を中心に振動する（Morais & Morbidelli2002）そして、NEOの軌道周期が地球の軌道周期とほぼ一致するため、それらは地球共軌道となる。共軌道挙動と両立する共鳴状態の1つは、軌道が地球とともに回転する太陽中心座標系でプロットされたとき、物体を地球に対して馬蹄形の軌道に導く。この場合、
λr約180°振動し、振幅は>240° （マレー＆ダーモット1999） 。特定の状況では、馬蹄形の軌道が乱れることで、2022 NX 1 （デ・ラ・フエンテ・マルコスとデ・ラ・フエンテ・マルコス）の場合のように、一時的にフライバイが発生する可能性がある。2022; de la Fuente Marcos ら2023）または周回衛星（付録 Bを参照）。
2.2 データ、データソース、ツール
オブジェクト A119q0V は、2024 年 8月 7日に、小惑星地球衝突最終警報システム (ATLAS、 Tonry ら) によって最初に報告されました。2018) が南アフリカのサザーランドから観測した。8月14日に暫定名称 2024 PT 5 (Tonry et al.)として発表された。2024) 。表1の軌道決定は 、現在、73日間のデータアークスパンを持つ247の観測に基づいており、計算における時間の原点であるエポックJD 2460600.5 TDBを参照しており、アポロクラスの小惑星のそれに対応しています。これは、太陽系ダイナミクスグループ（SSDG、 ジョルジーニ）によって提供されたジェット推進研究所（JPL）の小天体データベース（SBDB） 2から取得されました。2011、20153この物体は地球に非常に近い距離で、相対速度も低いため、私たちの注目を集めました。
表1:2024 PT 5の太陽中心のケプラー軌道要素の値とそれぞれの1σ 不確実性。
軌道パラメータ 価値±1σ不確実性
半長軸、1(AU) = 1.01230504±0.00000003
偏心、e = 0.02147673±0.00000002
傾斜、I（°） = 1.520522±0.000009
昇交点の経度、Ω（°） = 305.5724±0.0002
近日点の議論、ω（°） = 116.2484±0.0002
平均異常値、M（°） = 323.67720±0.00007
近日点距離、q(AU) = 0.99056403±0.00000003
遠日点距離、Q(AU) = 1.03404604±0.00000003
絶対等級、H（mag） = 27.4±0.5
4
2024PT5の軌道決定は、 2022NX1の軌道決定と類似しています。2022NX1 は、定期的に共鳴共軌道エピソードと一時的に捕捉されたフライバイタイプのミニムーンイベントを経験する確認済みの自然物体です。小惑星 2022NX1 はまた、地球-月系との定期的な接近遭遇を経験しており、過去の軌道進化の再構築と数十年を超える将来の行動の予測を困難にしています(de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcos2022; de la Fuente Marcos ら2023このような場合、軌道決定の不確実性を考慮して軌道の進化を数値的に研究する必要がある。
いいえ2024 PT 5の進化を調査するために必要な3体シミュレーションは、直接Ｎ-Aarsethによって記述されたボディコード (2003）は、ケンブリッジ大学天文学研究所のウェブサイトから公開されている。5このソフトウェアは、牧野（1991このコードの技術的な詳細と関連する結果は、 de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcos (2012)。私たちの物理モデルには、8 つの主要惑星、月、冥王星-カロン系の重心、および 19 の最大の小惑星 (ケレス、パラス、ベスタ、ヒギエア、エウフロシュネ、インテロムニア、ダビダ、ヘルクリナ、エウノミア、ジュノー、プシュケ、エウロパ、ティスベ、イリス、エゲリア、ディオティマ、アンフィトリテ、シルビア、ドリス) による摂動が含まれていました。正確な初期位置と速度 (付録 Cを参照) については、 DE440/441 惑星エフェメリス (Park ら、2009 年) に基づく、JPL の SSDG Horizonsオンライン太陽系データおよびエフェメリス計算サービス6のデータを使用しました。2021入力データのほとんどは、 PythonパッケージAstroquery (Ginsburg ら)が提供するツールを使用して、 JPL の SBDB とHorizonsから取得されました。 2019)とそのHorizonsClass クラスです。7
3 結果
ここでは、いいえ2024 PT5の現在の動的状態を評価するための三体シミュレーション、その物理的性質を決定するための反射分光法、およびその回転状態を研究するための測光法。
3.1 軌道の進化
図 1は、計算結果をまとめたもので、2024 PT 5の関連パラメータ（相対平均経度、地心エネルギーと距離）の時間変化を示しています。この図は、公称軌道の進化と、公称軌道から大きく離れた状態ベクトル（直交座標と速度、 付録 Cの表2を参照）を持つ制御軌道またはクローンの進化 を示しています。
±9σ表1の公称軌道決定から 。図1の右側のパネルは、 すべての制御軌道の短期的な進化が公称軌道のものと一致することを示している。したがって、de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcos (2024) は、初期の軌道決定法で得られたものです。しかし、図 1の左側のパネル(図 10も参照) は、地球との接近により元々近い軌道が発散するため、1937 年以前の 2024 PT 5の過去の軌道進化を復元することが困難であることを示しています。同様の状況は、2085 年以降のこの天体の動的挙動を予測する場合にも見られます。言い換えれば、時間間隔 (
−図1の左側のパネルの87、61)年は 正確に計算できますが、この時間間隔を超えると、現在の軌道決定では信頼できる天体暦を提供できません。
図1:2024 PT 5の短期的な進化と捕捉エピソード。左のパネルは、時間間隔 (-150、150) 年にわたる関連パラメータの値の進化を示しています。右のパネルは、現在のエポック周辺の時間ウィンドウ (-1.0、1.0) 年に焦点を当てています。上のパネル:相対平均経度の時間進化。中央のパネル:負の値に焦点を当てた地心エネルギーの時間進化。下のパネル: 0.03 au 未満の値に焦点を当てた地心距離の時間進化。公称軌道の進化は黒で示され、状態ベクトルが分離された制御軌道の進化は黒で示されています。
±3σライム/グリーンの名目上のものから、±6σシアン/青、そして±9σフクシア/クリムゾン。エネルギーの単位は質量の単位が1である。
M⊙距離の単位は1au、時間の単位は1恒星年を2π出力間隔は0.36525日です。時間の原点はエポック2460600.5（2024-Oct-17.0）TDBです。
図 1の上パネルは、2023 年から 2025 年にかけて、2024 PT 5 が、 de la Fuente Marcos らの図 3 の2022 NX 1の軌道とあまり変わらない馬蹄形の軌道 (上パネル) をたどったことを示しています (2023)。また、2024年9月29日から11月25日の間、すべての制御軌道の地心エネルギーが負の値を示し（図 1、上中央パネル）、同じ期間に地心距離が0.03 au未満に留まった（下パネル）ことも観測されている。Kary & Dones（1996)、2024 PT 5 はその期間中、地球の一時的な衛星になります。さらに、この小惑星は地球の周りを 1 周できず、Granvik ら (2012）、2024 PT 5 は一時的に捕捉されたフライバイを経験します。この結果は、統計的に堅牢で、テストされた制御軌道全体で一貫しています（10 4）。図 1 の左側のパネルは、2024 PT 5 が過去に馬蹄形の 1:1 共鳴動作を経験した可能性があり、将来も再びそれを示す可能性があることを示しています（上のパネル）。ただし、進化は、地球-月系との接近遭遇によって引き起こされる軌道の混乱によって深刻な影響を受けています。中央と下のパネルは、一時的な捕捉されたフライバイエピソードが再発する可能性があることを示しています。実際、このオブジェクトは、将来さらに一時的な捕捉されたフライバイを経験する可能性があります。
3.2 分光法
2024 PT 5の 3 つの可視スペクトルは、2024 年 9 月 7 日の夜、22:45 UTC から始まり、OSIRIS カメラ分光器(Cepa ら) を使用して取得されました。2000; セパ2010この装置は、ラ・パルマ島のエル・ロケ・デ・ロス・ムチャチョス天文台にある10.4メートルのカナリア大望遠鏡（GTC）に設置されています。青色感度4096
×4096ピクセルCCDで7.8フィートの×7.8フィートの視野。観察は、スリット幅1.2インチ（視差角に向け）とR300Rグリズム（0.48～0.92）を使用して行われました。
1.45μm）。それぞれ露出時間 900 秒、空気質量 1.45 の 3 つの個別スペクトルを取得しました。小惑星の反射スペクトルを取得するために、同じ機器構成で、小惑星と同様の空気質量にある 2 つの太陽類似星 (ランドルト SA 112-1333 および SA115-271) も観測しました。小惑星と太陽類似体の両方の 2D スペクトル画像は、バイアスとフラット フィールドが補正され、背景が差し引かれ、空間プロファイルの中心から 10% ピーク強度のピクセルまでの距離に等しいアパーチャを使用して 1D に集約されました。次に、1 次元スペクトルの波長が Xe+Ne+HgAr アークランプで較正され、小惑星と各星の最終的な平均スペクトルが得られました。最後のステップとして、小惑星のスペクトルを各太陽類似星のスペクトルで割り、得られた 2 つの比率を平均しました。 2024 PT 5の最終的な反射スペクトルは図 2に緑色で示されています。
図2:GTC で取得した2024 PT 5の可視スペクトル(緑色) を、分類上最も適合性の高い DeMeo らの Sv タイプと比較したものです。2009）がオレンジ色で表示されます。明るいオレンジ色の斜線部分は
±1σSv型の平均スペクトル。月（ルナ24号ミッション）の海底角礫岩のRELAB粉末サンプル（#ID LU-CMP-004-B）の最適スペクトルも比較のために赤で示されています。スペクトルは0.55μmで統一されています。
M4AST 8オンライン ツール(Popescu et al.) を使用しました。2012) を使用して、2024 PT 5の最も代表的な分類タイプを取得します。このツールは、スペクトルに曲線を当てはめ、それを DeMeo らによって定義された「分類群」と比較します。2009使用して
χ^2手順。最もよく適合したのはSv型（図 2のオレンジ色）で、これはS型（ケイ酸塩と金属の混合物）と玄武岩質表面を示すV型をつなぐクラスで、小惑星（4）ベスタがこのクラスの主な代表です。M4ASTツールは、小惑星のスペクトルを、RELAB 9データベースに含まれる隕石、地球の岩石、月の土壌の15,000を超えるスペクトルと比較するためにも使用されました。図 2は、粉末サンプル（粒径10〜45μm）に対応する赤色の最もよく適合した部分を示しています。
μルナ24号ミッションによって採取された月の海の角礫岩から採取された。興味深いことに、
χ^2この最も適合度の高いサンプルに続いて、アポロ 12 号の着陸地点で収集された月の海からのいくつかのサンプルと、地球の玄武岩 (ドイツ、ブロッケンハイム) のサンプルが続きます。
図3:2022 NX 1の可視スペクトルの比較(灰色で表示) (dlF23 – de la Fuente Marcos et al.2023)、2024 PT 5 の緑色の領域と、準衛星 (469219) 2016 HO 3 Kamo'oalewa の明るい青色の領域 (S21 – Sharkey et al.)を示しています。2021）は、月のサンプルのスペクトルと一致することがわかった。スペクトルは0.55μmで統一されている。
シャーキーら2021地球の準衛星 (469219) 2016 HO 3カモオアレワ(デ ラ フエンテ マルコス & デ ラ フエンテ マルコス2016))が発見されました。 は、 S 型および L 型の分類クラスと一致する可視スペクトルを示していますが、近赤外線まで拡張すると、宇宙風化した月のようなケイ酸塩と一致する非常に急なスペクトル勾配を示します。図 3に示すカモオアレワの可視スペクトル (水色) は、 Sharkeyらからデジタル化されました。2021は、デ・ラ・フエンテ・マルコスらが発表した2022 NX 1のものと類似している。（2023）であり、K型に分類されるが、そのような一致を確認するには近赤外線が必要である。2024 PT 5の可視スペクトルは1μmでより深い吸収帯を示している ことに注意されたい。
であり、カモオアレワや2022 NX 1のものと比較して、前者の珪酸塩の風化がわずかに少ないことを示唆している。
3.3 光曲線
OSIRIS機器は、物体の回転特性を研究するためにも使用されました。2024年9月28日、スローン-rフィルターと標準CCD構成（2×2
ビニング、プレートスケール0.254インチピクセル-1、読み出し時間21秒）。観測時、物体の見かけの等級は
r〜23総見かけ角速度は1.2 ″ min^-1です。画像を縮小するために、標準バイアスとフラットフィールド補正が適用されました。
3つのフィールド星を基準星として画像に対して相対開口測光を行った。固定開口と開口補正付き可変開口の両方を含む、さまざまな開口半径がテストされた。最良の結果は、約1.5mmの固定開口半径を使用したときに得られた。
1.25×FWHMは図 4に示されています。
光度曲線の信号対雑音比（SNR）は、自転周期を明確に決定するには不十分である。しかし、1時間の観測ブロック中に少なくとも0.5等級の振幅の変動が観測されており、これは、H 表 1に示されているように、この天体の自転周期は1時間程度かそれ以下であると考えられます。これは、カモオアレワの自転周期とほぼ同じで、カモオアレワの自転周期は1時間程度と推定されています。
28.3−1.3+1.8 分 （Sharkey et al.2021絶対等級が 27.4 の天体の場合、より高い回転周波数や回転運動の可能性も排除できません。ただし、そのような動作を確認するには、より高い時間解像度とより良い SNR による観測が必要です。
図4:GTC/OSIRIS で得られた2024 PT 5の光度曲線。明るさの変化は、3 つのフィールド星を使用して相対測光法で測定され、観測期間中の天体の平均等級でスケーリングされました。約 1 時間以下の回転周期が予想されますが、このデータセットからは明確には決定されていません。
4 議論
2024 PT 5の表面組成に関する分光学的結果は、近赤外線反射スペクトルがないため決定的なものではありませんが、月起源であることを示唆しています。ミッションアクセス可能な地球近傍天体サーベイ (MANOS、Kareta ら)の文脈では、2022）、カレタらはローウェル・ディスカバリー望遠鏡（LDT）とNASA赤外線望遠鏡施設（IRTF）を使用して2024 PT 5の可視および近赤外線スペクトルを取得し、それが月のサンプルとよく一致することを発見しました。10上で指摘したように、利用可能なデータによると、（469219）2016 HO 3カモオアレワ、2022 NX 1、および2024 PT 5はすべて、月の噴出物という共通の起源を持つ可能性があります。地球-月系近傍の月の噴出物のダイナミクスのトピックは、 ウォーレン（1994)およびGladman et al. (1995）これらの物質は、発生源から比較的速く、実効時間スケールで拡散する可能性があるという結論に達しました。
〜10^5 年。このテーマは現在新たな注目を集めています(Castro-Cisneros ら、2007 年)。2023; Jiao et al.2024カモオアレワが月の噴出物であることが確認された後、この現象は新たな可能性を示唆しているが、一時的な捕獲イベントに関与する NEO の起源とも関連づけられている(Jedicke ら、2010)。2024)。しかし、文献から導き出された理論的な予測によれば、カモオアレワ、2022 NX 1、2024 PT 5はいずれも、過去 100 万年ほどの間に形成された月の衝突クレーターから出現した可能性がある。
5 要約と結論
この論文では、2024年9月29日から11月25日まで、アルジュナ小惑星2024 PT 5が経験した、一時的に捕獲されたフライバイ型のミニムーンエンゲージメントの詳細な分析を紹介しました。2024 PT 5の短期的な軌道進化の研究は、直接的な
N天体シミュレーション。我々は、10.4mのカナリア大望遠鏡でOSIRISカメラ分光器を使用して取得した可視反射スペクトルからそのスペクトルクラスを導き出しました。同じ機器のデータを使用して、その回転状態の予備評価を行いました。天体測定は、2メートルツイン望遠鏡を使用して取得しました（付録 Dを参照）。結論は次のようにまとめることができます。
1. 2024 PT 5 は、Sv 型小惑星の可視スペクトルと一致する自然物体であることが確認されましたが、月の海の角礫岩として分類される可能性もあります。
2. 自転周期を推定すると≲1時間、タンブリングは除外されません。
3. 2024 PT 5 は、2024年 9月29日から 11月25日の間に一時的に捕捉されたフライバイを経験したことを確認しました。
4. 2022 NX 1と 2024 PT 5の軌道の進化は、一時的に捕捉されたフライバイ エピソードの状況と同様に非常に似ています。
ESA と NASA は現在、すでに実行中のミッションの再利用や転用を含め、小天体科学と惑星防衛のための NEO ミッションに対する低コストのアプローチを重視しています(Freeman ら、2009)。2024地上施設を使用して2022 NX 1や2024 PT 5などのアクセス可能なオブジェクトを発見し、その特性を明らかにすることは、現在進行中のミッションを拡張して新たに発見されたNEOを調査できるかどうか、あるいは新しい低コストのミッションが望ましいかどうかを決定する前に必要なステップです。
玄武岩質の小衛星: 10.4 m のカナリア大望遠鏡と 2 メートル双望遠鏡による2024 PT 5 の特徴解析
2024年11月17日
抽象的な
背景。地球に似た軌道にある小天体、アルジュナは、低コストのミッションを可能にするため、科学的探査や採掘研究に適したターゲットです。ミニムーンエピソードとも呼ばれる、一時的に捕捉されるフライバイやオービターイベントを定期的に経験するそのようなオブジェクトのサブセットは、アクセスのしやすさの点で最高ランクにランクされています。このような動的動作を行ったことが知られているオブジェクトはほんの一握りです。それらをさらに発見して特徴付けることは、今後数十年間の宇宙での科学的および商業的研究活動の拡大に役立つ可能性があります。最近発見された小惑星 2024 PT 5 は、この興味深いオブジェクトのグループに属しています。
目的:ここでは、2024 PT 5の軌道状況と、そのスペクトルおよび回転特性を調査します。
方法： 2024 PT 5の短期軌道進化を直接的に研究した。
Ｎ天体シミュレーション。可視反射スペクトルからスペクトルクラスを特定し、測光観測を使用して回転特性を導き出しました。観測データは、10.4 m の Gran Telescopio Canarias と 2 メートル双望遠鏡の OSIRIS カメラ分光器で取得されました。
結果。小惑星2024 PT 5は、一時的に捕獲されたフライバイ型の共軌道衝突とミニムーンイベントを定期的に経験しています。その可視スペクトルは、Sv型小惑星または月の噴出物と一致しています。その自転周期は≲1時間。
結論。2024 PT 5の発見により、一時的に捕捉されたフライバイは比較的頻繁に発生し、数メートルを超える大きさの物体が関与していることが確認されました。これは、宇宙での科学研究活動や商業採掘事業のアクセス可能なターゲットとして適しています。
キーワード: 小惑星、小惑星：一般 – 小惑星、小惑星：個別：2024 PT 5 – 技術：分光学 – 方法：数値 – 天体力学
†抜版: R. de la Fuente Marcos、
1 導入
ESA と NASA はどちらも、新興のグローバル宇宙経済を支える商業宇宙部門に進出しています (例: Rausser ら、2009 年)。2023; Paravano et al.2024）。小惑星の科学的探査と採掘は、急速に発展しているこの分野の文脈での開発に適した活動である（例えば、ソマリバ2015; サチデヴァ2018; Xie et al.2021) ですが、低コストのミッションに十分なターゲットがある場合に限ります。NASA の地球近傍物体の有人宇宙飛行アクセス可能ターゲット研究 (NHATS、Abell 他)2012) 1 は、将来の探査の潜在的なターゲットを特定する地球近傍天体 (NEO) のリストを作成していますが、より優れたミッション計画のためには、そのようなデータベースにターゲットの組成に関する情報を含める必要があります。反射分光法は、これらのよりアクセスしやすいターゲットが何でできているかを見つけるのに役立ちます(Licandro ら、2010年11月)。2020; de León et al.2021)。
NHATS リストには何千ものターゲットが含まれていますが、そのうち分光学的に特徴付けられているのはほんのわずかです(Popescu ら、2008)。2019)。実行可能な軌道の数が最も多い (最もアクセスしやすい) ターゲットのほとんどは地球のような軌道をたどり、地球-月系の軌道を取り囲む二次小惑星帯の一部です。そのメンバーは、軌道周期が 1 恒星年に近く、離心率と傾斜角が低い太陽中心軌道をたどる力学クラス、アルジュナを定義します (Rabinowitz ら、2010 年)。1993最もアクセスしやすい 25 個のターゲットのうち、少数は、ミニムーン エピソードとも呼ばれる、一時的に捕捉されるフライバイまたは周回衛星イベントを定期的に経験します(Granvik ら、2009 年) 。2012)。
最近発見された小惑星2024 PT 5は、非常に接近しやすいターゲットのグループ（デ・ラ・フエンテ・マルコスとデ・ラ・フエンテ・マルコス）の一部です。2024）ここでは反射分光法、測光法、
その性質と動的コンテキストを確認するために、N体シミュレーションを実施しました。この論文は次のように構成されています。セクション 2では、研究の背景を紹介し、分析に使用したデータとツールを示します。セクション 3では、2024 PT 5が自然のものか人工のものか、およびその起源の可能性を判断します。セクション 4では結果について説明し、セクション 5では結論をまとめます。付録には裏付け資料が含まれています。
2 コンテキスト、方法、データ
このセクションでは、後の分析で使用する動的概念を再度取り上げます。ソフトウェア ツールとデータについてもここで説明します。
2.1 ダイナミクスの背景
この研究では（付録Aを参照 ）、Kary & Dones（1996)、Granvik et al. (2012)および Fedorets et al. (2017）地球に一時的に捕獲された自然の不規則衛星は、負の地心エネルギーを持ち、その地心距離はヒル半径の3倍以下でなければならない（地球のヒル半径はおよそ0.01 auである）。言い換えれば、侵入するNEOは至近距離で接近しなければならない（<0.03 au）と低い相対速度（≲1 km s^-1）。Kary & Dones (1996）は、アルジュナ小惑星帯のメンバーです （Rabinowitz et al.1993これらの天体の中には、地球との1:1平均運動共鳴によって引き起こされる共鳴挙動を示すものもある（例えば、de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcosを参照） 。2013）。この共鳴を受けると、地球に対する物体の相対的な平均経度（λr）は固定値を中心に振動する（Morais & Morbidelli2002）そして、NEOの軌道周期が地球の軌道周期とほぼ一致するため、それらは地球共軌道となる。共軌道挙動と両立する共鳴状態の1つは、軌道が地球とともに回転する太陽中心座標系でプロットされたとき、物体を地球に対して馬蹄形の軌道に導く。この場合、
λr約180°振動し、振幅は>240° （マレー＆ダーモット1999） 。特定の状況では、馬蹄形の軌道が乱れることで、2022 NX 1 （デ・ラ・フエンテ・マルコスとデ・ラ・フエンテ・マルコス）の場合のように、一時的にフライバイが発生する可能性がある。2022; de la Fuente Marcos ら2023）または周回衛星（付録 Bを参照）。
2.2 データ、データソース、ツール
オブジェクト A119q0V は、2024 年 8月 7日に、小惑星地球衝突最終警報システム (ATLAS、 Tonry ら) によって最初に報告されました。2018) が南アフリカのサザーランドから観測した。8月14日に暫定名称 2024 PT 5 (Tonry et al.)として発表された。2024) 。表1の軌道決定は 、現在、73日間のデータアークスパンを持つ247の観測に基づいており、計算における時間の原点であるエポックJD 2460600.5 TDBを参照しており、アポロクラスの小惑星のそれに対応しています。これは、太陽系ダイナミクスグループ（SSDG、 ジョルジーニ）によって提供されたジェット推進研究所（JPL）の小天体データベース（SBDB） 2から取得されました。2011、20153この物体は地球に非常に近い距離で、相対速度も低いため、私たちの注目を集めました。
表1:2024 PT 5の太陽中心のケプラー軌道要素の値とそれぞれの1σ 不確実性。
軌道パラメータ 価値±1σ不確実性
半長軸、1(AU) = 1.01230504±0.00000003
偏心、e = 0.02147673±0.00000002
傾斜、I（°） = 1.520522±0.000009
昇交点の経度、Ω（°） = 305.5724±0.0002
近日点の議論、ω（°） = 116.2484±0.0002
平均異常値、M（°） = 323.67720±0.00007
近日点距離、q(AU) = 0.99056403±0.00000003
遠日点距離、Q(AU) = 1.03404604±0.00000003
絶対等級、H（mag） = 27.4±0.5
4
2024PT5の軌道決定は、 2022NX1の軌道決定と類似しています。2022NX1 は、定期的に共鳴共軌道エピソードと一時的に捕捉されたフライバイタイプのミニムーンイベントを経験する確認済みの自然物体です。小惑星 2022NX1 はまた、地球-月系との定期的な接近遭遇を経験しており、過去の軌道進化の再構築と数十年を超える将来の行動の予測を困難にしています(de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcos2022; de la Fuente Marcos ら2023このような場合、軌道決定の不確実性を考慮して軌道の進化を数値的に研究する必要がある。
いいえ2024 PT 5の進化を調査するために必要な3体シミュレーションは、直接Ｎ-Aarsethによって記述されたボディコード (2003）は、ケンブリッジ大学天文学研究所のウェブサイトから公開されている。5このソフトウェアは、牧野（1991このコードの技術的な詳細と関連する結果は、 de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcos (2012)。私たちの物理モデルには、8 つの主要惑星、月、冥王星-カロン系の重心、および 19 の最大の小惑星 (ケレス、パラス、ベスタ、ヒギエア、エウフロシュネ、インテロムニア、ダビダ、ヘルクリナ、エウノミア、ジュノー、プシュケ、エウロパ、ティスベ、イリス、エゲリア、ディオティマ、アンフィトリテ、シルビア、ドリス) による摂動が含まれていました。正確な初期位置と速度 (付録 Cを参照) については、 DE440/441 惑星エフェメリス (Park ら、2009 年) に基づく、JPL の SSDG Horizonsオンライン太陽系データおよびエフェメリス計算サービス6のデータを使用しました。2021入力データのほとんどは、 PythonパッケージAstroquery (Ginsburg ら)が提供するツールを使用して、 JPL の SBDB とHorizonsから取得されました。 2019)とそのHorizonsClass クラスです。7
3 結果
ここでは、いいえ2024 PT5の現在の動的状態を評価するための三体シミュレーション、その物理的性質を決定するための反射分光法、およびその回転状態を研究するための測光法。
3.1 軌道の進化
図 1は、計算結果をまとめたもので、2024 PT 5の関連パラメータ（相対平均経度、地心エネルギーと距離）の時間変化を示しています。この図は、公称軌道の進化と、公称軌道から大きく離れた状態ベクトル（直交座標と速度、 付録 Cの表2を参照）を持つ制御軌道またはクローンの進化 を示しています。
±9σ表1の公称軌道決定から 。図1の右側のパネルは、 すべての制御軌道の短期的な進化が公称軌道のものと一致することを示している。したがって、de la Fuente Marcos & de la Fuente Marcos (2024) は、初期の軌道決定法で得られたものです。しかし、図 1の左側のパネル(図 10も参照) は、地球との接近により元々近い軌道が発散するため、1937 年以前の 2024 PT 5の過去の軌道進化を復元することが困難であることを示しています。同様の状況は、2085 年以降のこの天体の動的挙動を予測する場合にも見られます。言い換えれば、時間間隔 (
−図1の左側のパネルの87、61)年は 正確に計算できますが、この時間間隔を超えると、現在の軌道決定では信頼できる天体暦を提供できません。
図1:2024 PT 5の短期的な進化と捕捉エピソード。左のパネルは、時間間隔 (-150、150) 年にわたる関連パラメータの値の進化を示しています。右のパネルは、現在のエポック周辺の時間ウィンドウ (-1.0、1.0) 年に焦点を当てています。上のパネル:相対平均経度の時間進化。中央のパネル:負の値に焦点を当てた地心エネルギーの時間進化。下のパネル: 0.03 au 未満の値に焦点を当てた地心距離の時間進化。公称軌道の進化は黒で示され、状態ベクトルが分離された制御軌道の進化は黒で示されています。
±3σライム/グリーンの名目上のものから、±6σシアン/青、そして±9σフクシア/クリムゾン。エネルギーの単位は質量の単位が1である。
M⊙距離の単位は1au、時間の単位は1恒星年を2π出力間隔は0.36525日です。時間の原点はエポック2460600.5（2024-Oct-17.0）TDBです。
図 1の上パネルは、2023 年から 2025 年にかけて、2024 PT 5 が、 de la Fuente Marcos らの図 3 の2022 NX 1の軌道とあまり変わらない馬蹄形の軌道 (上パネル) をたどったことを示しています (2023)。また、2024年9月29日から11月25日の間、すべての制御軌道の地心エネルギーが負の値を示し（図 1、上中央パネル）、同じ期間に地心距離が0.03 au未満に留まった（下パネル）ことも観測されている。Kary & Dones（1996)、2024 PT 5 はその期間中、地球の一時的な衛星になります。さらに、この小惑星は地球の周りを 1 周できず、Granvik ら (2012）、2024 PT 5 は一時的に捕捉されたフライバイを経験します。この結果は、統計的に堅牢で、テストされた制御軌道全体で一貫しています（10 4）。図 1 の左側のパネルは、2024 PT 5 が過去に馬蹄形の 1:1 共鳴動作を経験した可能性があり、将来も再びそれを示す可能性があることを示しています（上のパネル）。ただし、進化は、地球-月系との接近遭遇によって引き起こされる軌道の混乱によって深刻な影響を受けています。中央と下のパネルは、一時的な捕捉されたフライバイエピソードが再発する可能性があることを示しています。実際、このオブジェクトは、将来さらに一時的な捕捉されたフライバイを経験する可能性があります。
3.2 分光法
2024 PT 5の 3 つの可視スペクトルは、2024 年 9 月 7 日の夜、22:45 UTC から始まり、OSIRIS カメラ分光器(Cepa ら) を使用して取得されました。2000; セパ2010この装置は、ラ・パルマ島のエル・ロケ・デ・ロス・ムチャチョス天文台にある10.4メートルのカナリア大望遠鏡（GTC）に設置されています。青色感度4096
×4096ピクセルCCDで7.8フィートの×7.8フィートの視野。観察は、スリット幅1.2インチ（視差角に向け）とR300Rグリズム（0.48～0.92）を使用して行われました。
1.45μm）。それぞれ露出時間 900 秒、空気質量 1.45 の 3 つの個別スペクトルを取得しました。小惑星の反射スペクトルを取得するために、同じ機器構成で、小惑星と同様の空気質量にある 2 つの太陽類似星 (ランドルト SA 112-1333 および SA115-271) も観測しました。小惑星と太陽類似体の両方の 2D スペクトル画像は、バイアスとフラット フィールドが補正され、背景が差し引かれ、空間プロファイルの中心から 10% ピーク強度のピクセルまでの距離に等しいアパーチャを使用して 1D に集約されました。次に、1 次元スペクトルの波長が Xe+Ne+HgAr アークランプで較正され、小惑星と各星の最終的な平均スペクトルが得られました。最後のステップとして、小惑星のスペクトルを各太陽類似星のスペクトルで割り、得られた 2 つの比率を平均しました。 2024 PT 5の最終的な反射スペクトルは図 2に緑色で示されています。
図2:GTC で取得した2024 PT 5の可視スペクトル(緑色) を、分類上最も適合性の高い DeMeo らの Sv タイプと比較したものです。2009）がオレンジ色で表示されます。明るいオレンジ色の斜線部分は
±1σSv型の平均スペクトル。月（ルナ24号ミッション）の海底角礫岩のRELAB粉末サンプル（#ID LU-CMP-004-B）の最適スペクトルも比較のために赤で示されています。スペクトルは0.55μmで統一されています。
M4AST 8オンライン ツール(Popescu et al.) を使用しました。2012) を使用して、2024 PT 5の最も代表的な分類タイプを取得します。このツールは、スペクトルに曲線を当てはめ、それを DeMeo らによって定義された「分類群」と比較します。2009使用して
χ^2手順。最もよく適合したのはSv型（図 2のオレンジ色）で、これはS型（ケイ酸塩と金属の混合物）と玄武岩質表面を示すV型をつなぐクラスで、小惑星（4）ベスタがこのクラスの主な代表です。M4ASTツールは、小惑星のスペクトルを、RELAB 9データベースに含まれる隕石、地球の岩石、月の土壌の15,000を超えるスペクトルと比較するためにも使用されました。図 2は、粉末サンプル（粒径10〜45μm）に対応する赤色の最もよく適合した部分を示しています。
μルナ24号ミッションによって採取された月の海の角礫岩から採取された。興味深いことに、
χ^2この最も適合度の高いサンプルに続いて、アポロ 12 号の着陸地点で収集された月の海からのいくつかのサンプルと、地球の玄武岩 (ドイツ、ブロッケンハイム) のサンプルが続きます。
図3:2022 NX 1の可視スペクトルの比較(灰色で表示) (dlF23 – de la Fuente Marcos et al.2023)、2024 PT 5 の緑色の領域と、準衛星 (469219) 2016 HO 3 Kamo'oalewa の明るい青色の領域 (S21 – Sharkey et al.)を示しています。2021）は、月のサンプルのスペクトルと一致することがわかった。スペクトルは0.55μmで統一されている。
シャーキーら2021地球の準衛星 (469219) 2016 HO 3カモオアレワ(デ ラ フエンテ マルコス & デ ラ フエンテ マルコス2016))が発見されました。 は、 S 型および L 型の分類クラスと一致する可視スペクトルを示していますが、近赤外線まで拡張すると、宇宙風化した月のようなケイ酸塩と一致する非常に急なスペクトル勾配を示します。図 3に示すカモオアレワの可視スペクトル (水色) は、 Sharkeyらからデジタル化されました。2021は、デ・ラ・フエンテ・マルコスらが発表した2022 NX 1のものと類似している。（2023）であり、K型に分類されるが、そのような一致を確認するには近赤外線が必要である。2024 PT 5の可視スペクトルは1μmでより深い吸収帯を示している ことに注意されたい。
であり、カモオアレワや2022 NX 1のものと比較して、前者の珪酸塩の風化がわずかに少ないことを示唆している。
3.3 光曲線
OSIRIS機器は、物体の回転特性を研究するためにも使用されました。2024年9月28日、スローン-rフィルターと標準CCD構成（2×2
ビニング、プレートスケール0.254インチピクセル-1、読み出し時間21秒）。観測時、物体の見かけの等級は
r〜23総見かけ角速度は1.2 ″ min^-1です。画像を縮小するために、標準バイアスとフラットフィールド補正が適用されました。
3つのフィールド星を基準星として画像に対して相対開口測光を行った。固定開口と開口補正付き可変開口の両方を含む、さまざまな開口半径がテストされた。最良の結果は、約1.5mmの固定開口半径を使用したときに得られた。
1.25×FWHMは図 4に示されています。
光度曲線の信号対雑音比（SNR）は、自転周期を明確に決定するには不十分である。しかし、1時間の観測ブロック中に少なくとも0.5等級の振幅の変動が観測されており、これは、H 表 1に示されているように、この天体の自転周期は1時間程度かそれ以下であると考えられます。これは、カモオアレワの自転周期とほぼ同じで、カモオアレワの自転周期は1時間程度と推定されています。
28.3−1.3+1.8 分 （Sharkey et al.2021絶対等級が 27.4 の天体の場合、より高い回転周波数や回転運動の可能性も排除できません。ただし、そのような動作を確認するには、より高い時間解像度とより良い SNR による観測が必要です。
図4:GTC/OSIRIS で得られた2024 PT 5の光度曲線。明るさの変化は、3 つのフィールド星を使用して相対測光法で測定され、観測期間中の天体の平均等級でスケーリングされました。約 1 時間以下の回転周期が予想されますが、このデータセットからは明確には決定されていません。
4 議論
2024 PT 5の表面組成に関する分光学的結果は、近赤外線反射スペクトルがないため決定的なものではありませんが、月起源であることを示唆しています。ミッションアクセス可能な地球近傍天体サーベイ (MANOS、Kareta ら)の文脈では、2022）、カレタらはローウェル・ディスカバリー望遠鏡（LDT）とNASA赤外線望遠鏡施設（IRTF）を使用して2024 PT 5の可視および近赤外線スペクトルを取得し、それが月のサンプルとよく一致することを発見しました。10上で指摘したように、利用可能なデータによると、（469219）2016 HO 3カモオアレワ、2022 NX 1、および2024 PT 5はすべて、月の噴出物という共通の起源を持つ可能性があります。地球-月系近傍の月の噴出物のダイナミクスのトピックは、 ウォーレン（1994)およびGladman et al. (1995）これらの物質は、発生源から比較的速く、実効時間スケールで拡散する可能性があるという結論に達しました。
〜10^5 年。このテーマは現在新たな注目を集めています(Castro-Cisneros ら、2007 年)。2023; Jiao et al.2024カモオアレワが月の噴出物であることが確認された後、この現象は新たな可能性を示唆しているが、一時的な捕獲イベントに関与する NEO の起源とも関連づけられている(Jedicke ら、2010)。2024)。しかし、文献から導き出された理論的な予測によれば、カモオアレワ、2022 NX 1、2024 PT 5はいずれも、過去 100 万年ほどの間に形成された月の衝突クレーターから出現した可能性がある。
5 要約と結論
この論文では、2024年9月29日から11月25日まで、アルジュナ小惑星2024 PT 5が経験した、一時的に捕獲されたフライバイ型のミニムーンエンゲージメントの詳細な分析を紹介しました。2024 PT 5の短期的な軌道進化の研究は、直接的な
N天体シミュレーション。我々は、10.4mのカナリア大望遠鏡でOSIRISカメラ分光器を使用して取得した可視反射スペクトルからそのスペクトルクラスを導き出しました。同じ機器のデータを使用して、その回転状態の予備評価を行いました。天体測定は、2メートルツイン望遠鏡を使用して取得しました（付録 Dを参照）。結論は次のようにまとめることができます。
1. 2024 PT 5 は、Sv 型小惑星の可視スペクトルと一致する自然物体であることが確認されましたが、月の海の角礫岩として分類される可能性もあります。
2. 自転周期を推定すると≲1時間、タンブリングは除外されません。
3. 2024 PT 5 は、2024年 9月29日から 11月25日の間に一時的に捕捉されたフライバイを経験したことを確認しました。
4. 2022 NX 1と 2024 PT 5の軌道の進化は、一時的に捕捉されたフライバイ エピソードの状況と同様に非常に似ています。
ESA と NASA は現在、すでに実行中のミッションの再利用や転用を含め、小天体科学と惑星防衛のための NEO ミッションに対する低コストのアプローチを重視しています(Freeman ら、2009)。2024地上施設を使用して2022 NX 1や2024 PT 5などのアクセス可能なオブジェクトを発見し、その特性を明らかにすることは、現在進行中のミッションを拡張して新たに発見されたNEOを調査できるかどうか、あるいは新しい低コストのミッションが望ましいかどうかを決定する前に必要なステップです。
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