[논문 리뷰] TNOs are Cool: A Survey of the Transneptunian Region: A Herschel-PACSview of 16 Centaurs

R. Duffárd, N. Pinilla Alonso외 14명|arXiv (Cornell University)|2013. 09. 04.

Astro and Planetary Science인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 16개의 센타우르에 대해 허셀-패스 및 스피처-엠아이피에스 광도 측정을 이용하여 반사율 분석을 수행하여 그들의 크기, 반사율, 열적 성질을 규명한다. 궤도적 특성과 반사율 또는 지름 사이에 상관관계는 발견되지 않았지만, 빨간색 센타우르는 평균 65km의 크기로 중간 정도로 밝은(평균 반사율 8.5%) 것으로 나타났고, 회색 물체는 더 넓은 크기 범위를 가지며 더 어두운(평균 반사율 5.6%) 것으로 나타났다.

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 $\mu$m. Additionally, we used Spitzer-MIPS flux densities at 24 and 70 $\mu$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.

연구 동기 및 목표

• 다중 파장 광도 측정을 이용하여 16개 센타우르의 크기, 반사율, 열적 성질을 특성화하기 위해.
• 물리적 성질(지름, 반사율)과 궤도적 매개변수(近日점, 원일점, 기울기) 사이의 상관관계를 조사하기 위해.
• 센타우르 집단 내 반사율, 크기, 스펙트럼 색상(빨간색 대비 회색) 간의 관계를 탐구하기 위해.
• 일致성을 확보하기 위해 산산히 산산히 흩어진 원반 물체와 이전에 관측된 센타우르를 포함하여 샘플을 확장하기 위해.
• 일관된 데이터 처리 및 개구 광도 측정 기법을 사용하여 통합적인 반사율 분석을 제공하기 위해.

제안 방법

• 허셀-패스 기구를 이용하여 70, 100, 160 μm에서 3밴드 광도 측정을 수행하였다.
• 모든 16개 센타우르에 대해 일관된 데이터 처리 및 개구 광도 측정 기법을 적용하여 단색 복사 밀도를 유도하였다.
• 가용한 경우 스피처-엠아이피에스의 24 및 70 μm 복사 밀도를 통합하여 반사율 모델링을 향상시켰다.
• 이전 논문에서 관측된 산산히 흩어진 원반 물체(SDOs)와 센타우르를 포함하여 샘플을 확장하였다.
• 열 복사 측정치에서 지름과 기하 반사율과 같은 물리적 매개변수를 유도하기 위해 반사율 모델링을 사용하였다.
• 스펙트럼 기울기(빨간색 대비 회색)로 물체를 분류하고 크기 및 반사율과의 상관관계를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 센타우르의 반사율과 최근점 거리 또는 기울기와 같은 궤도적 매개변수 사이에 상관관계가 있는가?
• RQ2 센타우르의 지름이 궤도 요소나 동역학적 유형과 상관관계가 있는가?
• RQ3 빨간색 센타우르와 회색 센타우르 간의 반사율 및 크기 분포는 어떻게 다른가?
• RQ4 스펙트럼 색상(기울기)과 지름, 반사율과 같은 물리적 성질 간의 관계는 무엇인가?
• RQ5 작은 센타우르(D < 120 km)는 더 큰 센타우르보다 체계적으로 더 어둡거나 더 밝은가?

주요 결과

• 센타우르의 반사율과 궤도적 매개변수 사이에 유의미한 상관관계는 발견되지 않았다.
• 샘플 전반에 걸쳐 지름과 궤도적 매개변수 사이에 상관관계는 관찰되지 않았다.
• 대부분의 센타우르는 어두운(기하 반사율 pv < 7%) 작은(지름 D < 120 km) 물체이다.
• 작은 센타우르(D < 120 km)의 반사율 값은 4%에서 16% 사이로 균일하게 분포되어 있으며, 크기-반사율 경향은 없었다.
• 빨간색 센타우르는 평균 지름 65 km이며 평균 반사율 8.5%(범위 5–15%)로 더 높았다.
• 회색 센타우르는 더 넓은 크기 범위를 가지며 평균적으로 더 어두웠으며, 평균 반사율은 5.6%였다.