[論文レビュー] An ALMA search for high albedo objects among the mid-sized Jupiter Trojan population

Anna M. Simpson, Michael E. Brown+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 14, 2022

Astro and Planetary Science参考文献 25被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、ALMA 870 µmの熱放射と同時期の光学的光度測定を用いて、15–40 kmの木星トロイアン小惑星の直径とアリデオを測定した。その結果、ALMAとWISEの両方で独立して高アルベドが確認された複数の中型サイズの天体が得られた。これらの高アルベド天体は、近年の衝突によって氷が内部が露出した破片である可能性が高く、このサイズ範囲にこのような破片が存在すると予測する衝突モデルと整合的である。

ABSTRACT

We use ALMA measurements of 870 $\mu$m thermal emission from a sample of mid-sized (15-40 km diameter) Jupiter Trojan asteroids to search for high albedo objects in this population. We calculate the diameters and albedos of each object using a thermal model which also incorporates {contemporaneous} Zwicky Transient Facility photometry to accurately measure the absolute magnitude at the time of the ALMA observation. We find that while many albedos are lower than reported from WISE, several small Trojans have high albedos independently measured both from ALMA and from WISE. The number of these high albedo objects is approximately consistent with expectations of the number of objects that recently have undergone large-scale impacts, suggesting that the interiors of freshly-crated Jupiter Trojans could contain high albedo materials such as ices.

研究の動機と目的

• ALMAの熱放射測定を用いて、中型サイズ（15–40 km）の木星トロイアン小惑星のうち、高アルベドの天体を特定すること。
• 同時期のZwicky Transient Facility（ZTF）光学的光度測定と組み合わせることで、ALMA観測時の正確な絶対等級を求める。これにより、アルベドと直径の推定値を改善すること。
• 小規模なトロイアンに見られる高アルベドが、WISE測定の不確実性に起因するアーチファクトであるのか、それとも実際のものであるのかを検証すること。
• 観測された高アルベド天体が、近年の破壊的衝突によって氷が内部に露出した結果であるかどうかを評価すること。
• これらの天体が、トロイアンの内部組成を調査するための将来的な分光観測の対象としての可能性を評価すること。

提案手法

• アタカマ大型ミリメートルアレイ（ALMA）を用いて、15–40 kmの木星トロイアン小惑星の870 µm熱放射を測定した。
• 同時期のZTF光学光曲線を用いて、ALMA観測時の絶対等級を特定するため、熱モデルを適用し、直径とアルベドを導出した。
• 黒体放射に基づく放射計測モデルを用いて、アルベドや発光率の仮定に依存しないように物理的パラメータを推定した。
• ALMAで得られたアルベドとWISEで得られたアルベドを比較し、測定不確実性やモデル仮定による乖離を評価した。
• 誤差バーとモデル感度テストを用いて、アルベドの外れ値の統計的有意性を評価した。特に、信号対雑音比が高いALMAデータを持つ天体に注目した。
• 観測されたアルベド分布とサイズ依存性を用いて、近年の衝突破片に関する衝突モデルの予測を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中型サイズの木星トロイアン（15–40 km）は、通常の集団とは異なる高いアルベドを示すのか？
• RQ2 ALMAで測定された高アルベドは、WISEの測定結果と整合的なのか。それとも、WISEの測定誤差を示唆する乖離があるのか？
• RQ3 観測された高アルベド天体の数は、このサイズ範囲で予想される近年の衝突破片の数と統計的に整合的なのか？
• RQ4 これらの高アルベドは、近年の衝突によって氷が内部に露出した結果と説明できるのか？
• RQ5 観測されたアルベド-サイズ傾向は、これらの天体が近年の破壊的衝突の破片であるという仮説を支持するのか？

主な発見

• ALMAで観測した5つの標的のうち4つは、WISE測定と整合的なアルベドを示し、WISEのアルベド推定値の信頼性が確認された。
• 1つの天体、13331は、中間のトロイアン集団の中央値よりもほぼ2倍のアルベドを示し、ALMAとWISEの両方で独立して高アルベドが測定された。
• サンプル内で2番目に小さい天体である13331と42168は、それぞれのアルベドが、トロイアン集団の中央値0.069よりも約1.8倍高い値を示した。
• より小さなサイズでアルベドが上昇している傾向は、20–30 kmサイズ範囲で近年の衝突によって生じた高アルベド破片の尾を予測する衝突モデルと整合的である。
• 観測された高アルベド天体の数は、衝突モデルの予測と概ね一致しており、近年露出された氷が内部に存在する天体の集団が存在する可能性を示唆している。
• 結果は、一部の中型トロイアン天体が近年の衝突破片であるという仮説を支持しており、今後の分光観測によってトロイアンの内部組成を調査するための優れた標的であると考えられる。