[論文レビュー] TNOs are Cool: A Survey of the Transneptunian Region XI: A Herschel-PACS view of 16 Centaurs

R. Duffárd, N. Pinilla-Alonso+14 more|arXiv (Cornell University)|Sep 4, 2013

Astro and Planetary Science参考文献 94被引用数 36

ひとこと要約

本研究では、ハーシェル-PACSおよびスパイitzer-MIPSを用いた放射計測により、16個のセントーラーのサイズ、アルベド、熱的性質を特定した。軌道パラメータとアルベドまたは直径の間には相関は見られなかったが、色-アルベド分布に二峰性が認められた。小規模なセントーラーは平均アルベド8.5%の赤色または平均5.6%のグレーであるのに対し、大規模なセントーラーは唯一グレーであり、小規模と大規模な天体における表面進化プロセスの違いを示唆している。

ABSTRACT

Centaurs are the transitional population between trans-Neptunian objects (TNOs) and Jupiter-family comets. For this reason it is possible to access the smaller ones, which is more difficult to do with the TNO population. The goal of this work is to characterize a set of 16 Centaurs in terms of their size, albedo, and thermal properties. We study the correlations, for a more extended sample obtained from the literature, of diameter, albedo, orbital parameters, and spectral slopes. We performed three-band photometric observations using Herschel-PACS and used a consistent method for the data reduction and aperture photometry of this sample to obtain monochromatic flux densities at 70, 100, and 160 $μ$m. Additionally, we used Spitzer-MIPS flux densities at 24 and 70 $μ$m when available. We also included in our Centaur sample scattered disk objects (SDOs), a dynamical family of TNOS, using results previously published by our team, and some Centaurs observed only with the Spitzer/MIPS instrument. We have determined new radiometric sizes and albedos of 16 Centaurs. The first conclusion is that the albedos of Centaur objects are not correlated with their orbital parameters. Similarly, there is no correlation between diameter and orbital parameters. Most of the objects in our sample are dark (pv < 7%) and most of them are small (D < 120km). However, there is no correlation between albedo and diameter, in particular for the group of the small objects as albedo values are homogeneously distributed between 4 to 16%. The correlation with the color of the objects showed that red objects are all small (mean diameter 65 km), while the gray ones span a wide range of sizes (mean diameter 120 km). Moreover, the gray objects tend to be darker, with a mean albedo of 5.6%, compared with a mean of 8.5% (ranging from 5 to 15%) for the red objects.

研究の動機と目的

• 遠赤外線フィルタ測光を用いて、16個のセントーラーの物理的性質（サイズ、アルベド、熱的挙動）を特徴づけること。
• より大きなサンプル（散乱円盤天体（SDO）を含む）を用いて、アルベド、直径、軌道パラメータ、スペクトル勾配との相関を調査すること。
• セントーラーの物理的性質が、その動的起源を反映しているのか、あるいは表面進化プロセスを反映しているのかを検証すること。
• 熱的進化と揮発性物質の損失が、セントーラーの表面性質およびサイズ分布をどのように形作っているかを評価すること。

提案手法

• ハーシェル-PACS機器を用いて、70、100、160 μmの3バンド測光観測を実施した。
• 一貫性のあるデータ還元およびアパーチャ測光を実施し、全16個のセントーラーの単色放射度密度を導出した。
• 利用可能な場合、スパイitzer-MIPSの24および70 μmの放射度密度をハーシェルデータに補足した。
• 12件の文献放射計測測定値および以前のハーシェル研究から得られた8個のSDOを組み合わせ、合計28個のセントーラーと8個のSDOのサンプルを構築した。
• 熱放射と位相曲線の仮定に基づき、放射計測モデリングを適用して、直径、幾何的アルベド、ビーミング係数を導出した。
• スペクトル勾配（赤色対グレー）およびサイズ（小：120 km未塔、大：120 km以上）に基づき、対象を分類して相関を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 セントーラーのアルベドと、半長径、離心率、傾き、近日点距離といった軌道パラメータとの間に相関があるか？
• RQ2 セントーラーの直径が、その軌道要素または熱的環境と相関しているか？
• RQ3 セントーラーの異なるサイズ領域において、表面色（スペクトル勾配）とアルベドの相関は何か？
• RQ4 小規模および大規模なセントーラーは異なるアルベド分布を示すか？ これは表面進化に何を示唆するか？
• RQ5 アルベドまたは色の二峰性分布が、サイズまたは動的歴史と相関している証拠はあるか？

主な発見

• サンプル内の82%のセントーラーが120 km未塔の小規模天体であり、サイズ分布は二峰性を示し、120〜190 kmの間で物体が不足している。
• 61%のセントーラーが幾何的アルベド（pv）6%未塔であり、暗黒であると示唆される。残りの39%は6%〜16%のアルベドを示し、2005 UJ438は16%という異常値を示す。
• アルベドと軌道パラメータ（a, e, i, q, r_h）との間に有意な相関は認められず、直径と軌道要素の間にも同様の相関はなかった。
• 小規模セントーラーの平均アルベドは7.0 ± 4.0%、大規模セントーラーは6.2 ± 5.0%であり、両グループ間に有意な差は認められなかった。
• 明確な二峰性分布がアルベド-色空間に観測された：グレー物体（S’ < 18%）の平均アルベドは5.6%、赤色物体（S’ > 28%）の平均アルベドは8.5%であった。
• すべての大規模セントーラー（≥120 km）がグレーであったのに対し、小規模セントーラー（≤120 km）は赤色およびグレー両グループに存在した。これは、色の二峰性がサイズに依存していることを示している。