[論文レビュー] Major Outburst and Splitting of Long-Period Comet C/2015 ER61 (Pan-STARRS)

Z. Sekanina|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2017

Astro and Planetary Science被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、長周期彗星C/2015 ER61 (Pan-STARRS) の主な活動増強とその後の分裂を調査し、2017年4月5日に核破壊が発生したことに起因して、活動増強と微弱な同伴核の形成が引き起こされたと提案している。同伴核は1 m s⁻¹未塔の速度で分離され、極めて明るさの変動が著しく、数週間のうちに崩壊した。非重力的減速が100メートル未塔のサイズを示しており、彗星の分裂ダイナミクスに関する新たな知見を提供している。

ABSTRACT

In early April 2017, five weeks before passing through perihelion, the dust-poor comet C/2015 ER61 was observed to undergo a major outburst, during which its intrinsic brightness increased briefly by about 2 mag. Evidence is presented in this paper to suggest that the flare-up was in all likelihood a product of an event of nuclear fragmentation that gave birth to a companion nucleus, which was first detected more than nine weeks later, on June 11, and remained under observation for 19 days. The companion is found to have separated from the parent nucleus with a velocity of less than 1 m/s; subsequently it was subjected to a nongravitational deceleration of 14 units of 10^{-5} the Sun's gravitational acceleration. The companion's overall dimensions can from this value be estimated al less than one hundred meters across. Unlike the primary nucleus, the companion displayed considerable fluctuations in brightness on time scales spanning at least three orders of magnitude, from a fraction of one hour to weeks. The long temporal gap between the companion's birth and first detection appears to be a corollary of the brightness variability. Evidence from the light curve suggests that the companion became detectable only because of large amounts of debris that it started shedding as well as increased activity from area newly exposed by progressive fragmentation, the same process that also resulted in the companion's impending disintegration by the end of June of in early July.

研究の動機と目的

• 2017年4月のC/2015 ER61の活動増強が核破壊によって引き起こされたかどうかを特定すること。
• 新たに形成された同伴核が主核から分離した時刻、速度、方向を推定すること。
• アストロメトリックデータを用いて同伴核の軌道運動をモデリングし、非重力的減速を用いてその物理的性質を評価すること。
• 破片の放出と段階的破壊が、9週間の遅れを経て同伴核が検出可能となった理由を調査すること。
• C/2015 ER61の活動増強および分裂行動を他の既知の分裂彗星と比較し、活動増強および破片耐久性モデルを精緻化すること。

提案手法

• 5名の日本観測者のCCDマグニチュードを用いて高時間分解能の光曲線を構築し、均一性を確保するための系統的光度補正を適用した。
• 分裂彗星用の多パラメータモデル（Sekanina 1978, 1982）を用い、主核と同伴核の間の42個のアストロメトリックオフセットをフィットさせた。
• 3パラメータの破壊モデルを適用し、分離速度（0.9 m s⁻¹）と非重力的減速（14.3 × 10⁻⁵ g☉）を推定した。
• 破片耐久性と非重力的減速の関係（Sekanina 1982）を組み込み、同伴核のサイズと寿命を制約した。
• 分光的時間スケール（分から数週間まで）における同伴核の明るさ変動を分析し、検出可能期間と崩壊までのタイムラインを推定した。
• 活動増強の開始時刻（4月5.2 UT）と同伴核の分離時刻（4月21日から5月13日）を照合し、因果関係の検証を行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2017年4月のC/2015 ER61の活動増強は核破壊によって引き起こされたか？
• RQ2 同伴核が主核から分離した速度と方向は何か？
• RQ3 非重力的力が同伴核の運動に与えた影響は何か？ これはそのサイズについて何を示唆するか？
• RQ4 同伴核は、形成後9週間以上も検出されなかったのはなぜか？
• RQ5 どのような物理的過程が同伴核の検出を可能にしたのか？ そして、なぜ急速に崩壊したのか？

主な発見

• C/2015 ER61の活動増強は4月5.2 UTに開始され、上昇時間は2.6 ± 1日であり、典型的な彗星の活動増強と整合的である。
• 同伴核は、軌道運動とは逆方向かつ軌道面より下の方向に0.9 m s⁻¹の速度で主核から分離した。
• 非重力的減速が14.3 × 10⁻⁵の太陽の重力加速度であることは、同伴核の全体的な寸法が100メートル未塔であることを示唆している。
• 同伴核は、形成後9週間以上経過した6月11日まで検出されず、極めて明るさの変動が著しく、初期の光度が低かったためである。
• 破片の放出と新たに露出された揮発性表面からの活動増加が、同伴核の検出可能性を可能にした一方で、6月下旬または7月上旬にはその崩壊を引き起こした。
• 同伴核の運動および物理的挙動は、段階的破壊によって最もよく説明され、活動増強が核破壊の直接的結果であることに合致している。