[論文レビュー] Colors and taxonomy of Centaurs and Trans-Neptunian Objects

D. Perna, M. A. Barucci+7 more|Dec 14, 2009

Astro and Planetary Science被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、31個のセントーラーおよび海왕星外天体（TNO）の可視光および近赤外線の光度観測を報告し、Gモード解析を用いてBarucciら（2005a）の分類システムに基づき28個を分類した。セントーラーには色の二峰性分布（BRおよびRRタイプ）が確認され、赤外線分類で分類された天体は主に古典的TNOであることが確認された。本サンプルでは古典的TNOにおいてRRタイプが強く優位であるとは認められず、動力学的クラスごとの表面進化歴の多様性が示唆された。

ABSTRACT

The study of the surface properties of Centaurs and Trans-Neptunian Objects (TNOs) provides essential information about the early conditions and evolution of the outer Solar System. Due to the faintness of most of these distant and icy bodies, photometry currently constitutes the best technique to survey a statistically significant number of them. Our aim is to investigate color properties of a large sample of minor bodies of the outer Solar System, and set their taxonomic classification. We carried out visible and near-infrared photometry of Centaurs and TNOs, making use, respectively, of the FORS2 and ISAAC instruments at the Very Large Telescope (European Southern Observatory). Using G-mode analysis, we derived taxonomic classifications according to the Barucci et al. (2005a) system. We report photometric observations of 31 objects, 10 of them have their colors reported for the first time ever. 28 Centaurs and TNOs have been assigned to a taxon. We combined the entire sample of 38 objects taxonomically classified in the framework of our programme (28 objects from this work; 10 objects from DeMeo et al. 2009a) with previously classified TNOs and Centaurs, looking for correlations between taxonomy and dynamics. We compared our photometric results to literature data, finding hints of heterogeneity for the surfaces of 4 objects.

研究の動機と目的

• 外太陽系形成時に保存された原始的物質を保持するセントーラーおよびTNOの表面特性を、光度観測によって調査すること。
• 色インデックスに基づき、Barucciら（2005a）の分類システムを用いて、大規模なTNOおよびセントーラーのサンプルを分類すること。
• 分類の結果と動力学的特性（例：長半径、軌道傾き）との相関を調査し、表面進化および起源を推測すること。
• 特定の天体における複数エポックまたは複数波長の解析を通じて、表面不均一性の兆候を同定すること。
• 新規データと先行文献を統合することで、分類済みTNOおよびセントーラーの統計的サンプルを拡大すること。

提案手法

• 可視光および近赤外線光度測定は、チリのESOに所属するアリゾナ州の非常に大型望遠鏡（VLT）のFORSS2およびISAAC装置を用いて実施された。
• 表面反射率特性を特徴付けるために、色インデックス（B-V、V-R、V-I、V-J、V-H、V-K）が測定された。
• Barucciら（2005a）のシステムに基づき、Gモード統計的手法を適用して、各天体を分類群（BB、BR、IR、RR）に割り当てた。
• 分類の妥当性は、先行文献データとの比較および複数観測間の整合性評価を通じて検証された。
• 動力学的特性（長半径、軌道傾き、距離）は、軌道要素から抽出され、分類と相関させた。
• 全151個の分類済み天体（新規および文献データを含む）からの平均色を、各分類群ごとに計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 セントーラーおよびTNOの色特性は、古典的、共鳴的、散乱などの動力学的クラスと相関するか？
• RQ2 分類群（BB、BR、IR、RR）に、異なる動力学的集団間で顕著な分布バイアスが見られるか？
• RQ3 個々の天体に表面不均一性の兆候があるか、複雑な表面進化または組成を示唆するか？
• RQ4 全151個の分類済みTNOおよびセントーラーのサンプルにおいて、各分類群の平均色インデックスはどのように比較されるか？
• RQ5 分類タイプの分布が長半径または軌道傾きと関係しているか、動力学的選別または進化過程を示唆するか？

主な発見

• 観測された31個の天体のうち10個は、初めて色が報告されたもので、TNOおよびセントーラーの光度データベースが著しく拡充された。
• 観測された31個の天体のうち28個が、Gモード解析を用いてBarucciら（2005a）の分類システムにより正常に分類された。
• 本研究では、セントーラーに顕著な色の二峰性が確認され、13個がBRタイプ、10個がRRタイプに分類された。これは、表面が著しく異なる二つの集団が存在することを示している。
• 新たに分類された4つのIRタイプの天体は、すべて古典的TNOであった。これは、IRタイプが共鳴的および古典的動力学的クラスに集中しているという傾向を支持する。
• 本サンプルの古典的TNOにおいては、4つの分類群が以前に示唆されたほど偏っておらず、RRタイプがこの集団で支配的であるという仮説に反する結果となった。
• RRタイプの天体は主に低軌道傾きに分布しており、「コールド」集団と整合的である。一方、BBタイプは高軌道傾きに多く、これは「ホット」集団と一致する。