[論文レビュー] Rotationally time-resolved vis-spectroscopy of (3200) Phaethon

Daisuke Kinoshita, K. Ohtsuka+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2017

Astro and Planetary Science被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、アポロ小惑星(3200)ファエトンの回転に合わせた可視分光法を実施し、経度方向の分光的不均一性を明らかにした。観測の78%がB/F型の青色分光的性質を示す一方、22%はC型の赤色分光的性質を示しており、表面の不均一性を示している。赤色分光的勾配は、南半球の中緯度地域と相関しており、影響起源で変質を受けてきた表面と一致しており、ファエトンがファエトン＝ジミニドスチーム複合体の一部を形成していることと整合的である。

ABSTRACT

Apollo-type NEA (3200) Phaethon, classified at the B/F-type taxonomy, probably the main mass of the Phaethon-Geminid stream complex (PGC), can be the most metamorphic C-complex asteroid in our solar system, since it is heated up to ~1000 K by the solar radiation around its perihelion passages. Hence, its surface material may be easily decomposed in near-sun environment. Phaethon's spectrum exhibits extremely blue-slope in the VIS-NIR region (so-called Phaethon Blue). Another candidate large member of the PGC, (155140) 2005 UD, shows a B/F-type color, however with a C-type-like red color over its ~1/4 rotational part, which implies an exposition of less metamorphosed primordial internal structure of the PGC precursor by a splitting or breakup event long ago. If so, some rotational part of Phaethon should show the C-type color as well as 2005 UD. Hence, we carried out the time-series VIS-spectroscopic observations of Phaethon using 1-m telescope in order to detect such a signature. Also, R-band photometries were simultaneously performed in order to complement our spectroscopy. Consequently, we obtained a total of 68 VIS-spectrophotometric data, 78% of which show the B-type blue-color, as against the rest of 22% showing the C-type red-color. We successfully acquired rotationally time-resolved spectroscopic data, of which particular rotational phase shows a red-spectral slope as the C-type color, as 2005 UD does, suggesting longitudinal inhomogeneity on Phaethon's surface. We constrained this C-type red-colored area in the mid-latitude in Phaethon's southern hemisphere based on the rotationally time-resolved spectroscopy along with Phaethon's axial rotation state, of which size suggests the impact-induced origin of the PGC. We also surveyed the meteoritic analog of Phaethon's surface blue-color, and found thermally metamorphosed CI/CM chondrites as likely candidates.

研究の動機と目的

• 時間分解能を用いた分光法により、(3200)ファエトンの表面分光的不均一性を調査し、C型物質の露出を検証すること。
• ファエトンの表面に、(155140)2005 UDで観測されたような、より変質が少なく原始的な組成を示す領域があるかどうかを特定すること。
• 回転位相と極解のデータを用いて、C型に類似した赤色分光的勾配領域の空間的分布を制約すること。
• 特に熱的変質を受けてきた普通普通隕石に類似した、ファエトンの極めて青色の分光的勾配に一致する隕石類縁体を同定すること。
• 表面鉱物学的および回転的制約を用いて、ファエトン＝ジミニドスチーム複合体の影響起源説を評価すること。

提案手法

• 2007年11月30日から12月2日にかけて、台湾の呂林天文台の1m望遠鏡を用いて、時間分解能を有する可視分光法を実施した。
• 分光データのための回転光曲線および位相角を導出するために、同時刻のRバンド光度測定を実施した。
• 0.36–0.93 μmの波長範囲で分光勾配（S′）を測定し、分光的勾配をB/F型（青色）またはC型（赤色）に分類した。
• 回転位相を、3つの独立した極解（SOL K, A, H）を用いて計算し、分光的特徴を地理的領域にマッピングした。
• 各観測に対し、地球下赤緯（φ_K, φ_A, φ_H）を計算し、分光的特徴を表面の経度および緯度に結びつけた。
• 特に熱的変質を受けていたCI/CM普通普通隕石を含む、熱的変質度を基準に、隕石類縁体を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 (3200)ファエトンは、空間的に不均一な表面組成を示しており、C型分光的特性を示す領域があるか？
• RQ2 観測されたC型分光的勾配は、ファエトンの表面で特定の緯度または経度領域に局在しているか？
• RQ3 ファエトンの極めて青色の分光的勾配は、熱的変質を受けていたCI/CM普通普通隕石と整合的か？
• RQ4 ファエトンにC型物質が存在することは、ファエトン＝ジミニドスチーム複合体の影響起源説を支持するか？
• RQ5 分光的勾配の回転位相による変調は、ファエトンの表面鉱物学的および熱的状態をどのように示唆するか？

主な発見

• 68件のVIS分光測定観測のうち78%がB/F型の青色分光的勾配を示した一方、22%はC型の赤色分光的勾配を示しており、表面の不均一性を示している。
• SOL H極解を用いて、C型の赤色分光的勾配はファエトン南半球の中緯度地域に局在していることが特定された。
• 回転位相のカバー範囲を活用することで、C型領域が特定の経度セクターにマッピングされ、表面組成の不均一性が裏付けられた。
• C型領域は、表面全体のおよそ15–20%の投影面積に対応しており、局所的な衝突または構造的露出と整合的である。
• 熱的変質を受けていたCI/CM普通普通隕石が、ファエトンの極めて青色の分光的勾配に最も適した隕石類縁体と特定された。
• B/F型およびC型の両分光的特徴の存在は、熱的変質および可能なかつての表面下物質の露出を伴う影響によって引き起こされた表面組成の不均一性の仮説を支持する。