Didymos-Dimorphos の偏光測定: DART の影響による予期せぬ長期的な影響

衝突により噴出したディモルフォスの粉塵が長期間連星系内に残っているため全体として明るくなった。以下、機械翻訳。
Didymos-Dimorphos の偏光測定: DART の影響による予期せぬ長期的な影響
抽象的な
私たちはこれまでにディディモス・ディモルフォス連星系をイメージング偏光モードで監視してきました。
二重小惑星リダイレクト テスト (DART) ミッションによる衝突後。 以前の分光偏光分析研究では、衝撃により偏光が劇的に低下することが示されました。 私たちの長期的な視点
モニタリングにより、衝突後のシステムの分極化が衝突前よりも低いままであることが示されています。
衝突から数か月後でもシステムに存在しており、新鮮な噴出物がシステム内に残っていることを示唆しています。
私たちが観測した時点では、軌道上か地表に沈んでいました。 インパクト後の傾き
旋光曲線は衝突前のシステムの曲線よりも浅く、アルベドの増加を意味します。
システムの。 これは、放出された物質がより小さく、おそらくより明るい物質で構成されていることを示唆しています。
小惑星の衝突前の表面に存在する粒子よりも小さい。 私たちの偏光マップは次のことを示しています
衝突直後に放出された塵雲が光を空間的に均一に偏光させるということ
（衝撃前よりも低いレベルです）。 後のマップでは、
光中心（小惑星の表面を探査する）と周囲の雲と尾。 二極化
時折、小規模な変動が見られますが、その原因はまだ明らかになっていません。 旋光計
ディディモス・ディモルフォスの位相曲線は、S 型小惑星クラスの位相曲線に似ています。
キーワード: 偏光計測 – 小惑星、小惑星: 個別 (ディディモス、ディモルフォス)
1. はじめに
Double Asteroid Redirection Test (DART) ミッションは、その有効性を研究し実証することを目的としていました。
潜在的に危険な小惑星の方向を変えるための運動衝撃技術の研究を行い、その際に、衝撃の運動量伝達効率 (β) (毎日他。 2023年）。 2022年9月26日23時14分（UT）、DART宇宙船は、その目標である地球近傍小惑星の小惑星ディモルフォスとの衝突に成功した。
ディディモス。 衝突後の観察結果から明らかになったのは、
ディモルフォスの軌道の予想以上の変化
期間 (Thomas et al. 2023)、および形成物質の噴出による塵雲と尾の様子 (Li他。 2023年; オピトムら。 2023年）。
DARTミッション　噴出物雲の特徴と挙動を研究する貴重な機会を提供しました。
地球規模の特性についての理解を深めるため小惑星とその衝突のダイナミクス、したがって、
可能性を評価し、軽減する能力を向上させる
将来の小惑星の脅威。
この一生に一度の出来事を観測するために、地上望遠鏡と宇宙望遠鏡の両方を使用して、偏光観測が重要な側面となる世界規模の観測キャンペーンが開始されました。 旋光計は
天体の表面によって散乱された太陽光は部分的に偏光するという事実。 太陽系向け
物体の直線偏光度は次のように測定されます。
位相角α、太陽間の角度の関数
そしてターゲットから見た観察者。 ことが判明した
すべての小さな太陽系天体は、同様の偏光位相角依存性を示します。つまり、偏光はゼロです。
位相角ゼロ、小さい位相角では負、ゼロ
いわゆる反転角 α0 で正になり、
より大きな位相角。 したがって、偏光位相曲線は
負の分極ブランチ (NPB) と
正分極ブランチ (PPB)。 の概念
正と負の分極は基準を指します
それを測定するために採用する方向: 散乱面 (太陽オブジェクト観測者) に垂直な光束
平面）からその平面に平行な磁束を引いた値を次の値で割ります。
2 つの磁束の合計。 二極化と言われているのは、
ほぼその方向を向いている場合はポジティブになります。
散乱面に垂直、およびその逆
負の二極化。
全体的な類似点にもかかわらず、全体的な形状は、
偏光位相曲線は、材料組成、サイズ分布、形状、粗さを含む、各物体に固有の全体的な特性に依存します (Shku ratev et al. 2007; Escobar-Cerezo et al. 2017; Mu˜noz)他。 2021）。 したがって、これを説明する特定のパラメータは、
の最小値と最大値を含む曲線
偏光、Pmin と Pmax、および位相角
それらが発生するαminとαmax、およびこの角度hでの反転角度と曲線の傾き、
オブジェクトごとに異なります。 注目に値するのは、
小惑星では Pmax と αmax が測定されることはほとんどありません。 期限
軌道経路とメインベルトの幾何学的形状の観察
小惑星では、観測可能な位相角の範囲は通常、
〜0〜30◦
。 一部の地球近傍天体 (NEO) のみが可能です。
地球に十分近くを通過するときは、より大きな位相角で探査する必要があります。
この研究では、ディディモス・ディモルフォス系の大規模なイメージング偏光測定結果を報告します。
これらの観察により、元の状態 (衝突前) でのシステムの偏光挙動を決定し、DART 宇宙船の衝突後にシステムがどのように変化するか (衝突後) を観察することができます。 私達も
空間的および時間的進化を研究および監視する
偏光で見た噴出物の塵雲と尾の様子。 アン
他のものと比較した偏光測定の使用の利点
強度のみに大きく依存するテクニックは、
偏光は比率、つまりパーセンテージとして測定されるという事実。 これは、正規化する必要がないことを意味します。
撮影したデータを比較するための明るさのデータ
同じオブジェクトを異なる時間に。 本稿では、
定性的および定量的な結果の両方。 これらの結果のさらなる解釈、および可能性のあるデータ間の解釈
比較については、後続の論文で説明します。


図 1. BVRI フィルターでディディモス-ディモルフォスの偏光 VLT データをイメージングした偏光成長曲線。
偏光は、サイズが増加する開口部 (ピクセル半径、0.125秒角/ピクセル) で測定されます。 各曲線の色は次のことを表します。
観測エポックと位相角は右側に示されています。 ピクセルスケールは時代ごとに異なります。
小惑星と観測者の距離 (Δ)。 したがって、すべての曲線は同じ距離スケール (横軸) にスケールされています。 その価値
表 1 と図 2 で報告されているのは、100 km (0.1 (10^3km))に相当する開口半径で統合されたものです
x 軸は )。
背景の星の汚染により、大きな半径では多くの曲線が偽になっています: B フィルターの 2022-Oct-25、
R フィルターでは 2022-Oct-20、I フィルターでは 2022-Sep-28 です。 これらのスプリアス信号はシェーディングされずに残されています。


図 2. BVRI フィルターにおける Didymos-Dimorphos の偏光位相曲線。 青い縦線は位相を示します
DART 衝突時の小惑星系の角度 (〜 53.2◦）。 SpPol データ ポイントは分光偏光分析を参照します。
Bagnulo らによる VLT を使用した測定値。 (2023)、ImPol データポイントはイメージング (絞り) を指します。
VLT を使用した場合と VLT を使用しない場合の偏光測定 (この研究)。 各プロットで、黒い記号と曲線は次のことを表します。
衝撃前の測定値とその最適な適合性を示し、色付きの記号と曲線は衝撃後の測定値と適合性を表します。
曲線の周囲の影付き領域 (該当する場合) は、フィットの 1σ を表します。 ImPol 測定の場合、オープン
塗りつぶされたデータ点は、位相角が増加しているとき (dα/dt > 0) と減少しているとき (dα/dt < 0) に取得された測定値です。
76.34°のαピーク後
2022年10月21日)、それぞれ


図 3. 計算された衝撃前の曲線と直線偏光度の測定値の差。
つまり、衝撃前の曲線の値から位相角 30 〜 65° の間のデータ点の値を引いたものです。
記号は図 2 にあるとおりです。


図 4. B および R フィルターでのディディモス-ディモルフォスの VLT データのイメージング マップ。 それぞれの位相角と日付
観察結果が各行に表示されます。 北 (N)、東 (E)、反太陽 (−⊙)、および速度 (v) の方向は、
マップの左側にあるパネル。 データがない場合、パネルは空白（黒）のままになります。 背景の星が揃って表示される
時には細長い明るいスポット (例: 2022-Oct-20、B フィルター)。


図 5. B および R フィルターにおける Didymos-Dimorphos の VLT データの偏光マップ。 各ピクセルの色は、
カラーバーに表示される偏光の値。 (-2, 10) % の範囲外の値を持つピクセルは白に設定されています。 の
位相角、各観測の日付、および開口偏光測定 (PQ) から測定された値が各行に表示されます。 北
(N)、東 (E)、反太陽 (-⊙) および速度 (v) 方向は、地図の左側のパネルに示されています。 パネルは空白のままです
データがない場合。 尾部のギャップと 2022-Oct-20 (R フィルター) の偽の尾部は背景の星によるものです。


図 6. (a) 図 5 と同じ偏光マップですが、動的カラー スケールを使用しています。 各パネルのスケールは
PQ ±2 % に設定します。ここで、PQ はアパーチャ偏光計から測定された値であり、各パネルに示されています。 グリッドが示すのは、
小惑星系の光中心。 (b) 2022-09-27a 偏光マップの品質チェック。 左から右へ: PQ マップと
(−2、10)% スケール、dPQ マップ、NQ (Null) マップ、PU マップ、NU マップ。 後の 3 つのマップは絶対値でプロットされています。 あ
カラーバーは各列に表示されます。

6. 概要
私たちは、ディディモス・ディモルフォス小惑星系をイメージング偏光モードで約 1 度から監視しました。
影響の 1 か月前から 4 か月後まで
DART宇宙船。 このキャンペーン中、私たちはシステムを 3 つの段階で観察しました: (i) 衝突前、(ii) 塵雲が存在する衝突直後、
(iii) 長期にわたる衝撃後、粉塵が舞う場合
は消散し、広範囲の塵の尾を残しました。
VLTのFORS2で観測を行いました。
BVRI フィルター (主に B と R) および ALFOSC の
B および R フィルターには含まれません。 多くの VLT 観測は、同じく FORS2 で得られた分光極計観測と連携して実行されました (Bagnulo)
他。 2023年）。 合計で、B フィルターで 30 個、V フィルターで 4 個、R フィルターで 33 個の観測シリーズが得られました。
I フィルターの 5。 いくつかの観察結果は、偏波の変調をチェックするために使用されます
Didymos の回転と軌道
ディモルフォスの。 この研究には、開口偏光測定、イメージングおよび偏光マップ、および
したがって、旋光位相曲線の分析と、噴出物塵雲の空間的および時間的発展
偏光。 バヌーロら。 (2023) の減少が観察された
衝撃後の二極化はあったが評価できなかった
噴出物雲が消散した後、ディディモス ディモルフォス星系が以前の影響で観察された偏光測定の動作に戻ったかどうか。 私たちの新しいデータにより、
私たちは短期的だけでなく長期的な目標を確立するために、Didymos-Dimorphos に対する DART の影響。
調査結果を次のように要約します。
1. DART の即時効果: 最も重要な効果
DART の影響による劇的な低下
衝撃直後に観察された分極状態。
この滴は、物質が放出されたことを示唆しています。
その小惑星は地球上に存在するものとは異なります
オリジナルの表面。 考えられる解釈としては、放出される粒子はより小さいと考えられます
Bagnuloらの意見に基づき、および/または衝突前の表面よりも明るい。 （2023年）。
2. DART の長期的な影響: 塵雲の大部分が消散した後でも、偏光の低下は長期的な現象として持続します。
これは残留物によるものと思われます
軌道上または小惑星に堆積した、システム内にまだ残っている噴出物雲から
表面。
3. 噴出雲と尾部: 大きな塵雲が噴出される
衝撃直後からしばらく続く
数週間かけて、最終的には長い尾を形成します。 いくつかの特徴が明らかです
イメージングマップですが、偏光マップではそれほど明らかではありません。 塵雲は光を偏光させます
ほぼ均一で勾配が見られる
塵雲/尾部の分極と
小惑星の表面。
4. 偏光の変化: いくつかの矛盾
同様の位相で取得された測定値の中で、角度が観察されます。 限界証拠を見つける
これらの変化は回転に関連しているということです。
ディディモス。ディディモスの表面の組成の違いを示唆する可能性があります。 この可能性のある発見を確認するには、さらなる調査が必要です。 の間に相関関係は見つかりませんでした。
これらの矛盾と日食の出来事
2つの小惑星。
5. 旋光計の分類法: ディディモス-ディモルフォスは、偏光位相曲線によれば S 型小惑星に似ています。
この論文では、定量的な測定を提供します。
二極化の定性的説明と同様に
の特性に関するその意味について
塵（粒子サイズと明るさ）。 将来のモデリング
研究により、これらのより定量的な推定値が得られるでしょう
パラメーター。 今後の観測や分析も
観察された不一致の根本的な原因を解明し、より包括的な情報を得るには不可欠です。
システムの動作を理解する。