[论文解读] Spatial separation effect of asteroids with different albedos

A. M. Kazantsev|ArXiv.org|Jun 17, 2008

Astro and Planetary Science被引用 3

一句话总结

本研究通过1996年至2006年对1,694颗IRAS列表中已编号小行星的数值轨道积分，研究了基于反照率差异的小行星空间分离现象。结果表明，低反照率小行星的半长轴随时间增长幅度大于高反照率小行星，暗示存在非引力效应导致约每1亿年1 AU的空间分离速率，该结论得到Flora家族分布分析的支持。

ABSTRACT

Numerical calculations of orbit evolutions of 1694 numbered asteroids included in the IRAS catalogue, from 13.11.1996 to 06.03.2006 were carried out. The values da - differences between the catalogue semimajor axes at 06.03.2006 and the calculated ones were computed. The average dependence da on albido p shows decrease of da at increase of p, and it is significant. In other words, semimajor axes of low-albedo asteroids are, on average, increasing as compared with high-albedo ones. Speed of such possible spatial separation for very dim and very bright asteroids of from 10 to 50km in order of magnitude is about 1 AU per 100 My. To explain this fact it may suppose an existence possibility of a non-gravitational effect. Such supposition is confirmed by distributions p(a) for asteroid families, above all, Flora family. An analysis of errors and residuals in the used asteroid catalogues is evidence of such supposition.

研究动机与目标

• 研究不同反照率小行星之间长期轨道演化的差异。
• 确定半长轴观测差异是否与反照率相关，从而提示存在非引力力的作用。
• 通过分析轨道数据中的残差和误差，评估小行星目录的可靠性。
• 评估热力作用（非引力效应）在塑造小行星轨道分布中的作用。
• 研究小行星家族中p(a)分布，特别是Flora家族，以支持此类效应的存在。

提出的方法

• 对1,694颗编号小行星的轨道元素进行1996年11月13日至2006年3月6日期间的数值积分。
• 计算最终历元时目录值与计算值之间半长轴的差值（da），以检测轨道漂移。
• 分析da对反照率（p）的依赖性，揭示da随p增加而系统性减小的趋势。
• 将观测到的da趋势与预期的引力动力学进行比较，以分离出非引力贡献。
• 检查小行星家族（尤其是Flora）中的反照率分布（p(a))，以验证非引力效应的存在。
• 对IRAS及其他小行星目录中的误差和残差进行统计评估，以评估数据可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 小行星的半长轴是否随反照率降低而随时间系统性增加？
• RQ2 目录值与计算值之间半长轴的差异在多大程度上与反照率相关？
• RQ3 非引力力是否可以解释低反照率与高反照率小行星之间观测到的轨道漂移？
• RQ4 像Flora这样的小行星家族中p(a)分布在多大程度上支持或反驳此类效应的存在？
• RQ5 小行星目录中观测到的残差和误差是否与非引力扰动的存在一致？

主要发现

• 低反照率小行星的半长轴增加幅度大于高反照率小行星，且da随反照率增加而减小。
• 对10–50公里大小的极暗与极亮小行星而言，其空间分离速率约为每1亿年1 AU。
• da与反照率之间的观测趋势具有统计显著性，与纯引力动力学不一致。
• 对Flora小行星家族的分析显示，其p(a)分布支持非引力效应的存在。
• 小行星目录中的残差和误差与非引力力作用在小行星上的存在一致。
• 结果表明热力作用（Yarkovsky效应）可能是导致观测到的轨道漂移的原因，尽管本研究未显式建模该效应。