Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Własnosci´ fizyczne planetoid z rodziny Flory Praca magisterska Magdalena Maria Polinska´ Kierownik pracy: prof. dr hab. Tadeusz Michałowski Opiekun pracy: dr Agnieszka Kryszczynska´ Poznan´ 2005 Pragn˛epodzi˛ekowa´c prof. dr hab. Tadeuszowi Michałowskiemu oraz dr. Agnieszce Kryszczy´nskiej za opiek˛e, pomoc i przekazan ˛awiedz˛epodczas pisania niniejszej pracy. Dzi˛ekuj˛erównie˙zWszystkim, bez których nie mogłaby powsta´cta praca. 1 1 „Jako istoty ludzkie, zdolne do odczuwania „zdumienia wła´sci- wego stworzeniom”, zmieniamy si˛ew miar˛ejak poznajemy i za- czynamy lepiej rozumie´cprawd˛ei rzeczywisto´s´c.” Jan Paweł II 1Dawny symbol dla planetoidy Flory. 2 Abstract The new survey of the Koronis family of asteroids show non–random orien- tations of their axis of rotation and spin rates (Silvan, 2002). This phenomenon could be explained by long – term dynamical evolution, called Yarkovsky effect. Finding similar behaviour among asteroids of another family could be a good verification of the Yarkovsky effect theory. The present work is a part of scientific project carried out at the Astronomical Observatory of Adam Mickiewicz University in Poznan. Its aim is to collect data on spin properties of the Flora family asteroids. This paper is a collection of all available data on physical properties of the Flora family asteroids. Up to now 90 small bodies from this family were observed and for them the data are presented. Determination of physical parameters of asteroids requires photometric data from at least three oppositions, that is why gathering process takes a several years. For asteroids: 291 Alice, 367 Amicitia and 825 Tanina new photometric observa- tions carried out at Observatory: Borowiec, Pic du Midi and Rozhen are presented. Were used new and already published ligthcurves to obtained sidereal periods, senses of rotation and shapes for these asteroids. The list enclosed to this paper, contains information about observations carried out and future oppositions for individual asteroids of the Flora family. 3 Spis tresci´ Wst˛ep 8 1 Małe planety 9 1.1 Cz˛estos´crotacjiplanetoidwgłównympasie..´ . 11 1.2 Poło˙zeniebiegunówdlaplanetoid. 13 1.3 Rodzinyplanetoid. .. .. .. .. .. .. .. 14 2 Obserwacje rodziny Koronis 16 3 Efekt Jarkowskiego 18 3.1 MechanizmdziałaniaefektuJarkowskiego . 18 3.2 Ewolucjarotacjiinachyleniaosiobrotu. .. 21 4 Rodzina Flory 22 4.1 Krótkacharakterystykarodziny. 22 4.2 Zestawienieopublikowanychdanych . 23 5 Metoda EAM 30 6 Trzy planetki z rodziny Flory 35 6.1 291Alice .............................. 36 6.2 825Tanina.............................. 42 6.3 367Amicitia ............................ 48 7 Podsumowanie 56 Zał ˛acznik 58 Bibliografia 75 4 Spis rysunków 1.1 Histogram znormalizowanej cz˛estosci´ rotacji dla 460 planetoid o srednicachwi˛ekszychni˙z40km.´ . 11 1.2 Histogram przedstawiaj ˛acy przebieg znormalizowanej cz˛estosci´ rotacji dla 231 planetoid o rozmiarach 0.15 < D ≤ 10 km. .... 12 1.3 Rozkład szerokosci´ ekliptycznej biegunów dla planetoid głównego pasaorazNEA. ........................... 13 1.4 Rozkład planetoid w zale˙znosci´ od odległosci´ os Słonca.´ ..... 14 2.1 Cz˛estos´c´ rotacji w zale˙znosci´ od stopnia nachylenia dla 10 plane- toidzrodzinyKoronis. 16 2.2 Zale˙znos´c´ okresu rotacji od srednicy´ dla 10 planetoid z rodziny Koronis................................ 17 3.1 EfektJarkowskiego.. 19 3.2 Schemat działania składowej dziennej siły Jarkowskiego ..... 19 3.3 kładowasezonowaefektuJarkowskiego . 20 4.1 Histogram srednicy´ (km) wybranych planetoid z rodziny Flory. 23 4.2 Zale˙znos´c´ okresu rotacji od rozmiarów planetoid. Wykres wyko- nany dla 48 planetek dla których znane s ˛a srednice.´ . 24 4.3 Wykres zale˙znosci´ amplitudy zmian jasnosci´ od okresu rotacji dla planetoidzrodzinyFlory.. 24 4.4 Zale˙znos´c´ amplitudy zmian jasnosci´ w magnitudood ilosci´ obrotów nadob˛e................................ 25 4.5 Histogram okresów rotacji wybranych planetoid z rodzinyFlory. 25 4.6 Histogram przedstawiaj ˛acy ilos´c´ planetoid dla danego przedziału amplitudy zmian jasnosci.´ ..................... 26 5.1 Geometriaobserwacjiplanetoidy . 31 5.2 Modelelipsoidytrójosiowej. 32 6.1 Krzywazmianblaskudla291Alicew1974roku. 36 6.2 Krzywazmianblaskudla291Alicew1981roku. 37 6.3 Krzywazmianblaskudla291Alicew1994roku. 37 6.4 Krzywazmianblaskudla291Alicew1996roku. 38 6.5 Krzywazmianblaskudla291Alicew1999roku. 39 6.6 Krzywazmianblaskudla291Alicew2004roku. 39 6.7 Model elipsoidy trójosiowej dla planetki 291 Alice. ..... 41 6.8 Zmiany amplitudy od długosciekliptycznejdla291Alice´ . 42 6.9 Krzywa zmian blasku dla 825 Taniny 1992 r. okres – 6.746 godz.. 43 5 6.10 Krzywa zmian blasku dla 825 Taniny 1992 r. okres – 6.941 godz. 43 6.11 Krzywazmianblaskudla825Taninaw1999roku. 45 6.12 Krzywazmianblaskudla825Taninaw2002roku. 45 6.13 Krzywazmianblaskudla825Taninaw2005roku. 46 6.14 Modele elipsoidy trójosiowejdlaplanetoidy825Taniny´ . 47 6.15 Zmiany amplitudy od długosciekliptycznejdla825Taniny´ . 48 6.16 Krzywa zmian blasku dla 367 Amicitia 1992 r., okres – 4.209godz. 49 6.17 Krzywa zmian blasku dla 367 Amicitia 1992 r.,okres – 5.055godz. 49 6.18 Krzywazmianblaskudla367Amicitiaw2000roku. 50 6.19 Redukcja krzywej zmian blasku ze wzgl˛edu na ekstynkcje. .... 51 6.20 Zale˙znos´c´ masy powietrza od jasnosciwmagnitudo.´ . 51 6.21 Krzywa zmian blasku dla 367 Amicitia wykonana w 2003r. ... 52 6.22 Krzywazmianblaskudla367Amicitia2005roku. 52 6.23 Poszczególne opozycje dla planetki 367 Amicitia . .... 54 6.24 Model elipsoidy trójosiowej367Amicitia.´ . 55 6.25 Zmiany amplitudy od długosciekliptycznejdla367Amicitia´ . 55 6 Spis tablic 4.1 Współrz˛edne ekliptyczne bieguna,okres rotacji i kształt dla 8 Flory, 43Ariadne,951Gaspra. 26 4.2 ListawybranychplanetoidzrodzinyFlory. 27 4.3 ListazparametramidlaplanetekzrodzinyFlory–1. ... 28 4.4 ListazparametramidlaplanetekzrodzinyFlory–2. ... 29 6.1 Parametrydlatrzechplanetoid. 35 6.2 Informacjeorokuimiejscuodkryciaplanetoid. ... 35 6.3 Daneopoło˙zeniudlaplanetoid291Alice. 40 6.4 Danefotometrycznedlaplanetoidy291Alice. .. 40 6.5 Współrz˛edne ekliptyczne bieguna, kształt i okres gwiazdowy dla planetoidy291Alice. 41 6.6 Daneopoło˙zeniudlaplanetoid825Tanina. 44 6.7 Danefotometrycznedlaplanetoidy825Tanina . 46 6.8 Współrz˛edne ekliptyczne bieguna, kształt i okres gwiazdowy dla palanetoidy825Tanina.. 47 6.9 Daneopoło˙zeniudlaplanetoid367Amicitia. .. 50 6.10 Danefotometrycznedlaplanetoidy367Amicitia . ... 53 6.11 Współrz˛edne ekliptyczne bieguna, kształt i okres gwiazdowy dla planetoidy367Amicitia . 53 6.12 Przyszłe opozycje dla planetoidy367Amicitia. .... 54 7.1 Lista z danymi o obserwacjach dla planetoid z rodziny Flory. 59 7 Wst˛ep Celem pracy było zestawienie danych na temat własnosci´ fizycznych plane- toid z rodziny Flory. W 2002 roku zaobserwowano nieprzypadkowy podział w obr˛ebie rotacji i nachylenia jej osi dla dziesi˛eciu planetoid wsród´ rodziny Koro- nis (Silvan, 2002). Wytłumaczeniem tego zjawiska jest efekt Jarkowskiego, jako długowieczny proces termiczny wpływaj ˛acy na poło˙zenie ciała w przestrzeni. Znalezienie grupy małych ciał o podobnych własnosciach´ wsród´ innej rodziny, potwierdziłoby działanie niegrawitacyjnej siły Jarkowskiego. Praca jest cz˛esci´ ˛aprojektu naukowego prowadzonego w Obserwatorium As- tronomicznym Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, którego celem jest zebranie informacji o cz˛estosci,´ kierunku i poło˙zeniu osi rotacji dla planetoid z rodziny Flory. Dotychczas obserwowano dziewi˛ecdziesi´ ˛at małych ciał z rodziny Flory i dla nich zostały przedstawione dane w niniejszej pracy. Aby okresli´ c´ model plane- toidy potrzebne s ˛adane fotometryczne co najmniej z trzech opozycji, dlatego na ich zgromadzenie potrzeba kilku a nawet kilkunastu lat. Dla trzech planetoid: 291 Alice, 367 Amicitia i 825 Tanina wykorzystano po raz pierwszy nowe obserwacje wykonane w Obserwatoriach: Borowiec, Picu du Midi oraz Rozhen. Uwzgl˛ed- niaj ˛ac powy˙zsze dane oraz wczesniejsze´ opublikowane opozycje podano okresy gwiazdowe, współrz˛edne ekliptyczne biegunów i kształt dla tych wybranych pla- netek. Do pracy zał ˛aczona jest lista z informacjami o wykonanych obserwacjach (tabela 7.1) oraz przyszłych opozycjach w których b˛edzie mo˙zna wykonac´ fo- tometri˛edla poszczególnych planetoid z rodziny Flory. 8 Rozdział 1 Małe planety Dokładne poznanie powstania Układu Słonecznego i procesów jakie zachodzi- ły podczas jego formowania umo˙zliwia badanie planetoid i komet. Te na pozór małe kosmiczne „odpadki” mog ˛astanowic´ bogate ´zródło informacji o najwcze- sniejszych´ etapach ewolucji Układu Słonecznego sprzed około 4.6 mld lat, a tak˙ze o procesach fizycznych, które ci ˛agle wpływaj ˛ana jego histori˛e. Planetoidy, zwane równie˙zplanetkami lub małymi planetami, s ˛ato małe ciała kr ˛a˙z˛ace po orbitach wokół Słonca.´ Nazwa ich pochodzi od greckiego słowa „as- teroid” co oznacza „podobna do gwiazdy”. Pierwsza planetka - 1 Ceres (nazwa pochodzi od imienia greckiej bogini Sycylii ) - została dostrze˙zona przez wło- skiego astronoma Piazziego w obserwatorium w Palermo (Sycylia), dokładnie 1 stycznia 1801 roku. Jest to najwi˛eksze tego typu ciało, jej srednica´ wynosi 848 km. Inne du˙ze planetki to: 2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta. Ka˙zda nowo odkryta pla- netoida otrzymywała swój numer oraz nazw˛e, tak jak 1572 Posnania odkryta w 1949r. w Obserwatorium Astronomicznym w Poznaniu. Z upływem czasu liczba odkrywanych ciał wzrosła i wzrasta nadal, dlatego „najmłodsze” nie posiadaj ˛aju˙z swoich „imion”, lecz tylko