Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І. І. МЕЧНИКОВА

ЛУК'ЯНИК Ігор Васильович

УДК 523.61; 523.64

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня

кандидата фізико-математичних наук

АКТИВНІ ПРОЦЕСИ В КОМЕТАХ: АНАЛІЗ КРИВИХ БЛИСКУ ТА СПЕКТРІВ

01.03.02- Астрофізика, радіоастрономія

Одеса - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Астрономічній обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник:

доктор фізико-математичних наук, професор

Чурюмов Клим Іванович,

Астрономічна обсерваторія Київського національного університету імені Тараса Шевченка, м. Київ;

головний науковий співробітник.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор

Комаров Микола Сергійович

Астрономічна обсерваторія Одеського національного університету імені І. І. Мечникова, м. Одеса;

завідуючий відділом;

кандидат фізико-математичних наук

Смирнов Володимир Олександрович

Українська національна академія зв'язку, м. Одеса; доцент.

Провідна установа

Головна Астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, м. Київ

Захист дисертації відбудеться: 03.07.2002 р. о 14-й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 41.051.04 по захисту кандидатських дисератцій при Одеському національному університеті ім. І.І. Мечникова за адресою: 65026, м.Одеса, вул. Дворянська, 2, Велика фізична аудиторія.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Одеського національного університету ім. І.І.Мечникова (вул. Преображенська, 24)

Автореферат розісланий02.06.2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор фіз.-мат. наук, доцент Каім С.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За сучасними уявленнями, вважається, що комети складаються з реліктової речовини, яка була складовою протопланетної хмари і з якої в результаті акреції утворились тіла Сонячної системи. Позаяк більшість свого часу існування кометні ядра знаходяться на великих відстанях від Сонця при низьких температурах і при мінімальнальній взаємодії з навколишнім середовищем, то, очевидно, що реліктова речовина залишилась в своєму первісному стані. Розв'язання ж багатьох задач астрофізики, геофізики, геології вимагає знання початкових фізико-хімічних умов у протопланетній хмарі. Це також важливо для розуміння еволюційних процесів на різних стадіях формування тіл Сонячної системи. Відтак, дослідження фізичних та хімічних властивостей речовини, з якої складаються комети, є актуальним.

Потрібно наголосити, що комети є своєрідними індикаторами фізичних умов у міжпланетному просторі. Характер нестаціонарних та еволюційних процесів, які відбуваються в ядрах, головах та хвостах комет, суттєво залежать як від рівня сонячної активності, так і від фізичних умов в міжпланетному просторі. Тому, дослідження активних процесів є важливим в сенсі використання комет як космічних зондів, оскільки інформація, яка отримується з космічних апаратів (що вимагають достоту великих фінансових витрат) не завжди є повною, особливо на далеких відстанях від Сонця і від площини екліптики, де комети є по суті єдиним джерелом інформації про сонячний вітер та міжпланетне магнітне поле.

Окрім цього, незважаючи на довголітню історію спостережень та досліджень комет, багато питань залишається не розкритими. Починаючи з робіт Ф. Уіпла, в теорії комет визначальне місце посіла “льодяна” теорія ядра. Космічні місії до комети 1Р/ Галея підтвердили це. Відтак, в загальних рисах теорія пояснює спостережувані ефекти при наближенні комети до Сонця. Тому, в теперішній час, в фізиці комет починають переважати модельні розрахунки, основним завданням яких є уточнити, наприклад, перелік материнських молекул, чи пояснити, так звані, вторинні ефекти: спалахову активність, розвали ядер, підсилення газо- та пиловиділення на значних геліоцентричних відстаннях (тобто активні процеси в кометах). Такі розрахунки значною мірою залежать від якості та кількості матеріалу по спектральним та фотометричним спостереженням комет.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась на Астрономічній обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка за темами № 97002 “Астероїдно-кометна небезпека та взаємодія космічних тіл з атмосферами планет та сонячною радіацією” (січень 1997 -- грудень 2000, номер держреєстрації 0197U003012) та № 01БФ023-03 “Астероїдно-кометна небезпека, фізика комет, взаємодія космічних тіл з атмосферами планет та доплив космічної речовини на Землю” (січень 2001 -- грудень 2005, номер держреєстрації 0101U002167) в межах комплексної наукової програми Київського національного університету імені Тараса Шевченка “Астрономія та фізика космосу”.

Мета і задачі дослідження. Метою даного дослідження є виявлення та уточнення на основі аналізу кривих блиску комет залежностей фотометричних характеристик спалахів блиску комет від умов в міжпланетному середовищі та на основі спектральних досліджень встановлення змін, які відбуваються в спектрах комет під час розвалу їх ядер.

Для цього були поставлені наступні задачі:

Зібрати та опрацювати дані по секторній структурі міжпланетного магнітного поля (СС ММП);

Дослідити можливість виникнення спалаху блиску комети при перетині нею границь СС ММП;

Дослідити питання залежності флуктуацій блиску комети від її положення в межах сектору СС ММП;

Створити каталог фотометричних параметрів комет 1990 - 2000 років;

Побудувати криві блиску двох яскравих комет С/1995 О1 (Hale-Bopp) і С/1996 В2 (Hyakutake) та дослідити їх зв'язок з сонячною активністю;

Отримати і обробити спектри комет C/199S4 (LINEAR) і C/2001 A2 (LINEAR) та проаналізувати зміни в спектрах цих комет під час руйнування їх ядер;

Обробити і проаналізувати спектри комети C/2000 WM1 (LINEAR) та по просторовим профілям спектральних ліній визначити фізичні характеристики молекул в її нейтральній атмосфері;

Провести ототожненя емісій в спектрах комет C/199S4 (LINEAR), C/2001 A2 (LINEAR) та C/2000 WM1 (LINEAR).

Об'єкт дослідження: комети.

Предмет дослідження: активні процеси в кометах, а саме -- спалахи блиску та розвали ядер.

Методи дослідження: обробка візуальних оцінок блиску, спалахів блиску комет та даних по СС ММП методами статистичного аналізу; спектральні спостереження; теоретичні розрахунки.

Наукова новизна одержаних результатів. Визначається наступними результатами:

Створено каталог фотометричних параметрів комет 1990 -- 2000 років;

Побудовано та досліджено криві блиску двох яскравих комет С/1995 О1 (Hale-Bopp) та С/1996 В2 (Hyakutake);

Вперше отримано розподіл числа спалахів блиску комет в межах секторів СС ММП;

Вперше отримано розподіл числа флуктуацій в межах секторів СС ММП та встановлено одну з можливих, пов'язаних з фізичними умовами в міжпланетному просторі, причину їх розвитку;

По спектрах комети C/2000 WM1 (LINEAR), отриманих з високою роздільною здатністю, створено один з найбільш повних каталогів кометних емісій;

Проведено детальне ототожнення кометних емісій у спектрах комети С/1999 S4 (LINEAR), отриманих під час розвалу її ядра, та в спектрах комети С/2001 A2 (LINEAR), від ядра якої відкололись кілька фрагментів;

На основі візуальної фотометрії та спектральних досліджень встановлено етапи руйнування ядра комети С/1999 S4 (LINEAR);

Знайден люмінесцентний континуум в навколоядерній області комет С/1999 S4 (LINEAR) та С/2000 А2 (LINEAR) та визначено його параметри;

Вперше встановлено зміщення максимуму люмінесцентного континууму для комет, ядра яких руйнуються (С/1999 S4 (LINEAR), C/2000 A2 (LINEAR)) ;

Визначено фізичні характеристики молекул нейтральної атмосфери комети C/2000 WM1 (LINEAR).

Практичне значення одержаних результатів. Результати дисертаційної роботи мають, насамперед, теоретичне значення, позаяк характеризують не лише активні процеси в кометах (такі як спалахи блиску та розвали ядер) а й комети в цілому. Також можуть використовуватись для перевірки і вдосконалення моделі ядра комети, розробки моделей спалахів та флуктуацій блиску. Результати з ототожнення емісійних ліній молекул в кометах можуть бути задіяні для подальших досліджень кометних атмосфер.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем було здійснено:

підбір та опрацювання літератури;

збір інформації щодо оцінок блиску комет та сонячної активності;

розробка програмного забезпечення для вирішення всіх поставлених завдань;

порахунок фотометричних параметрів комет;

побудову кривих блиску комет;

освоєно методику опрацювання спектрів з використанням пакету “LONG” ESO-MIDAS та інтерактивної мови програмування IDL;

разом з співробітниками Спеціальної Астрофізичної Обсерваторії Російської Академії Наук проведено спектральні спостереження комет С/1999 S4 (LINEAR), C/2000 A2(LINEAR);

обробку отриманих спектрів;

порахунок фізичних параметрів нейтральної атмосфери комети С/2000 WM1 (LINEAR);

спільно з науковим керівником проф. Чурюмовим К.І. проведено ототожненення кометних емісій в спектрах комет С/1999 S4 (LINEAR), C/2000 A2(LINEAR) та С/2000 WM1 (LINEAR);

інтерпретація отриманих наукових результатів проводилась спільно з науковим керівником проф. Чурюмовим К.І.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідались на III з'їзді УАА (Київ,1997), ІІ науковій конференції пам'яті Б.Т. Бабія (Львів,1998), міжнародній конференції пам'яті Астаповича “АІСТ-98” (Київ, 1998), міжнародній конференції КАММАК-99 (Вінниця,1999), Астрономічній школі (Умань, 2000), 7-ій відкритій науковій конференції молодих вченних (Київ, 2000), Четвертих Всехсвятських читаннях (Київ, 2001), Міжнародна конференція “Nasiraddin Tusi and modern astronomy” (Baki, 2001), IAU Colloquium No. 186: COMETARY SCIENCE AFTER HALE-BOPP (Tenerife, 2002), на наукових семінарах відділу “Малих тіл Сонячної системи” Астрономічної Обсерваторії Київського національного університету ім. Тараса Шевченка.

Публікації. За матеріалами дисертації протягом 1998 - 2002 рр. опубліковано 19 робіт. З них 5 в фахових виданнях; 4 статті в Трудах міжнародних конференцій; 10 тез та абстрактів міжнародних конференцій.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, переліку умовних скорочень, чотирьох розділів (з яких перший присвячений огляду літератури по теорії фізики комет за темою роботи) та висновків. Повний обсяг дисертації складає 148 сторінок, з них 17 сторінок -- список використаних джерел. Всього робота ілюстрована 25 таблицями та 29 рисунками. Список літератури нараховує 207 джерел.

ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ. Описано значення та вагомість вивчення наукових проблем, пов'язаних з активними процесами в кометах та вказано на актуальність обраного напрямку досліджень, викладених в дисертації. Відмічено зв'язок з науковими темами Астрономічної обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка, в роботі над якими брав участь дисертант. Сформульовано мету та задачі дослідження, відображено новизну, практичне значення одержаних результатів та особистий внесок здобувача.

Розділ 1. “Криві блиску та спектри комет. Огляд літератури”. Розділ містить огляд публікацій за темою дисертації. Коротко описані основні результати візуальної фотометрії комет, досліджень спалахів блиску та викладені деякі аспекти спектральних досліджень комет, зокрема -- етапи дослідження спектрів комет, їх загальні характеристики у видимому діапазоні довжин хвиль та зміни, які відбуваються в них під час спалахів блиску та розвалів ядер.

Розділ 2. “Каталог фотометричних параметрів комет.” Дослідженя, викладені в цьому розділі, присвячені аналізу та обробці візуальних фотометричних спостережень комет, які проходили перигелій в 1990 - 2000 роках. Результатом є каталог фотометричних параметрів 36 яскравих комет 1990 - 2000 рр.

Насамперед вказується, що дослідження кривих блиску комет відіграє важливу роль для розв'язання багатьох задач фізики комет, у тому числі і в дослідженні активних процесів. Накопичений за багатолітній період спостережень не одного покоління астрономів спостережний базис є унікальним науковим матеріалом.

В якості вихідних даних були використані спостереження, що регулярно публікуються в International Comet Quarterly. Розглянувши основні методи, за допомогою яких оцінюють блиск комет та проаналізувавши основні джерела похибок, зроблено висновок, що для збільшення точноcті результату при обробці спостережуваного матеріалу необхідно ввести поправку за апертуру у вигляді:

m = mсп - a(AP - 6.78),

де m - блиск комети; mсп - оцінка блиску комети, яка була отримана під час спостережень; а - коефіцієнт; АР - апертура інструменту, з яким проводились спостереження. Також, для виключення грубих помилок, які присутні серед спостережень і з'являються внаслідок недосвідченності деяких спостерігачів, використовувалось правило Томсона. Отримані значення блиску редукувались до геоцентричної відстанні 1 а.о., а потім методом найменших квадратів розраховувались фотометричні параметри Н0 і n, та будувались криві блиску комет в координатах (lg r, m), де r - гелiоцентрична відстань комети; m=m-5lg - приведене до геоцентричної відстані 1 а.о. значення оцінки блиску m. Таким чином було побудовано криві блиску 36 яскравих комет, які спостерігались в 1990 - 2000 роках, та пораховані фотометричні параметри цих комет. Середнє значення фотометричного показника n = 3.3 співпадає зі значенням встановленим Ф. Уіплом і О.В. Добровольським. Також побудована гістограма розподілу значень фотометричного множника n. Вказується, що на гістограмі виділяються максимуми при n = 4, 6, 8, 10.

Результати, наведені в цьому розділі, опубліковані в роботах {9, 14}.

Розділ 3. “Спалахи та флуктуації блиску комет: аналіз кривих блиску, зв'язок з сонячною активністю.” Цей розділ присвячений аналізу зв'язку нестаціонарних процесів, які відбуваються в кометах і проявляються як коливання блиску (флуктуації та спалахи) на кривій блиску комет, з фізичними умовами в міжпланетному просторі, які, в свою чергу, визначаються рівнем сонячної активності. Зауважено, що поява яскравих комет привертає увагу багатьох спостерігачів у всьому світі і, як наслідок, з'являється велика кількість оцінок інтегрального блиску. Такі довгі ряди візуальних спостережень слугують унікальним науковим матеріалом для дослідження. В цьому розділі розглянуто дві яскраві комети С/1995 О1 (Hale-Bopp) та С/1996 В2 (Hyakutake). Критичний підхід до спостережного матеріалу та введення необхідних редукцій, описаних в другому розділі, дозволили отримати значення фотометричних параметрів цих комет та побудувати детальні криві блиску. Встановлено, що за темпом газо- та пиловиділення обидві комети належать до найбільш поширеного класу комет, позаяк n для комети Гейла-Боппа співпадає, а для комети Хякутаке -- мало відрізняється від середнього статистичного <n> = 3.3 0.2.

Зауважено, що реально темп газо- та пиловиділення змінювався (на це вказує хід кривої блиску). Відтак вся крива блиску була розділена на ділянки з різними значеннями n. Причиною такої зміни блиску комети може слугувати те, що різні складові, з яких складається ядро, випаровуються не одночасно, а по черзі, при відповідних умовах, що виникають при наближенні (чи віддаленні) комети до Сонця.

Автором дисертації встановлена також кореляція блиску цих комет з деякими проявами сонячної активності, які можуть викликати певні фізико-хімічні перетворення як в голові комети так і в її ядрі, що й призводить до спостережуваних відхилень в ході кривої блиску. Так, для комети Гейла-Боппа коефіцієнт кореляції зміни блиску комети зі значеннями аа-індекса неподалік Землі (1 а.о. по r та 15 по широті) R = 0.8 при Rкрит. = 0.52 з надійністю 0.95, а для комети Хякутаке -- R = 0.9 при Rкрит. = 0.16 з тією ж надійністю. Оскільки існує прямий зв'язок між швидкістю сонячного вітру та значеннями аа-індексів, то було проведено дослідження на предмет встановлення швидкостей сонячного вітру, що при них коефіцієнт кореляції має найбільше значення з використанням формули, що враховує скінченність передачі збурень в міжпланетному середовищі:

,

де -- різниця довгот Землі і комети; -- кутова швидкість обертання Сонця; -- геоцентрична відстань комети; -- швидкість поширення збурення. Встановлено, що для комети Хейла-Боппа коефіцієнт кореляції суттєвий для швидкостей 500 і 600 км/с, а Хякутаке -- для 350, 500-800 км/с з максимумами на 350, 600 і 750 км/с. Подібні дослідження були також проведені з використанням значень геомагнітних індексів С9 та Ср. Відзначається, що для періоду низької активності середня швидкість сонячного вітру складає 400--500 км/сек. З врахуванням того, що кореляція блиску комет Хейла-Боппа і Хіякутаке й аа-індексів досліджувалася для періоду, коли була фаза низької активності Сонця, автор робить висновок, що флуктуації блиску комет С/1996 В2 і С/1995 О1 залежали від умов у міжпланетному середовищі, а саме -- від швидкості сонячного вітру. Максимуми коефіцієнта кореляції для 600 і 750 км/с вказують на зв'язок змін блиску комет з високошвидкісними потоками CВ. Кореляції з числами Вольфа виявити не вдалося.

Також в цьому розділі викладені власні дослідження пошукача, що стосуються зв'язку між спалахами та флуктуаціями блиску комет з секторною структурою міжпланетного магнітного поля (СС ММП). Для цього був використаний каталог спалахів блиску комет, складений Філоненко В.С. (АО ХДУ), що нараховує 389 спалахів 75 комет в період з 1927 по 1989 роки. З загального числа були відібрані спалахи, які мали місце, коли комети перебували в геліоширотному інтервалі 16 (максимальна широта, за даними “Піонер-11”, на якій ще спостерігалась СС ММП) і геліоцентричній відстані в межах r 3а.о.

В якості вихідних для розрахунків положень грагниць СС ММП були взяті дані по напрямку радіальної компоненти ММП. Ряд спостережень ММП згладжувався за допомогою фільтра, який перетворював випадки існування двох протилежних знаків до переважаючих в даній послідовності, при цьому за мінімальний сектор був прийнятий сектор протяжністю 4 доби. Сектори різної довжини зводились до умовного сектора одиничної довжини. Був отриманий розподіл числа спалахів блиску комет в межах такого умовного сектору одиничної довжини. Використавши критерії узгодження Колмогорова і Пірсона, автор доводить істинність максимумів та встановлює, що розподіл не є нормальним і складається з трьох, в основі кожного з яких лежить своя причина спалаху блиску комет. Відтак аналіз розподілів показав, що причиною 27% спалахів блиску комет є перетин границі СС ММП; 18% -- проходження через високошвидкісний потік сонячного вітру; 65% -- розвиваються з флуктуацій блиску при пертині границі секторної структури.

Подібні дослідження були проведені для флуктуацій блиску. Щоб зв'язати останні не тільки з структурою ММП а й з фізичними умовами в міжпланетному просторі, одночасно з визначенням змін блиску комет в межах секторів СС ММП визначались зміни в значеннях аа-індексів в межах тих самих секторів. Встановлено, що існує кореляція змін блиску комети та значень аа-індексів в межах сектору СС ММП. Також відмічено, що перетин кометою границі СС ММП призводить до підвищення інтегрального блиску комети. Перетин кометою високошвидкісного потоку теж є джерелом флуктуацій, але не для всіх комет. В цьому випадку важливу роль відіграють, очевидно, фізичні умови в кометі.

Матеріали, викладені в цьому розділі опубліковані в {1, 2, 3, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13}.

Розділ 4. “Спектральні дослідження комет С/1999 S4 (LINEAR), С/2001 А2 (LINEAR) та С/2000 WM1 (LINEAR)”. В цьому розділі описані спектральні дослідження активних процесів в кометах. Так спостереження за участю автора дисертації комети С/1999 S4 (LINEAR) проводились на 1-метровому телескопі (UAGS + ПЗЗ) Спеціальної Астрофізичної Обсерваторії Російської Академії Наук (г. Пастухова, Карачаєво-Черкесія, Росія) 22/23, 26/27 та 27/28 липня 2000 року під час інтенсивного руйнування її ядра. Наведено характеристики приладів, які використовувались при спостереженнях. Описано етапи обробки отриманих спектрів. Вказані похибки. Побудовано криву блиску цієї комети та пораховано фотометричні параметри. З аналізу кривої блиску встановлено, що максимум блиску ця комета досягла за три доби до проходження перигелію (23 липня 2000 року). В часовій шкалі це співпадає з моментом початку інтенсивного руйнування ядра, що відмічалось багатьма спостерігачами. Також, наголошується, що ретельний аналіз кривої блиску вказує, що сам процес руйнування розпочався попри все на три дні раніше (19 - 20 липня 2000 року) і на кривій блиску відмічений спалахом блиску, максимум якого прийшовся на 23 липня 2000 року. На реальність спалаху вказують також спектральні спостереженя цієї комети на горі Піркулі (Азербайджан) 21, 22, 23 липня 2000 року, які проводились за спільною програмою розробленою професором Чурюмовим К.І. та директором Шемахинської астрофізичної обсерваторії Азербайджанської Академії наук професором А.С. Гулієвим, в якій брав участь пошукач. Так, на спектрограмах, отриманих за допомогою ешельного куде-спектрометра (+ПЗЗ), встановленого на 2-метровому цейсівському рефлекторі, відмічається збільшення потку випромінювання в кометних емісіях (наприклад, для NH2 (емісійна смуга 0,9,0) потік збільшився в 2.5 рази), що характерно для спалахів блиску комет.

З аналізу спектрів, отриманих на г. Пастухова встановлено, що інтенсивність кометних емісій з 23 до 27 липня помітно знизилась, а 28 липня кометний спектр практично повністю відтворює відбитий сонячний спектр. Встановлено, що помітні зміни відбулися у профілях яскравості комети в окремих емісійних лініях. По зміні деталей на профілях емісійної лінії молекули С2 (0-0) знайдено швидкість розльоту фрагментів, яка склала ~10 км/год. Дослідження дозволили встановити, що фрагменти, які розлітаються, є монолітними (не газоподібними) об'єктами. За значенням абсолютного блиску розраховано їх розміри (Dфр=0.348 км) та оцінено енергію розльоту E 8.7·1015 ерг. Зроблено припущення, що низьке значення енергії розльоту свідчить про те, що механізмом, який призвів до руйнування ядра комети, може бути один із нижчевказаних:

Ймовірно, руйнування ядра комети було ініційоване могутнім викидом корональної речовини (транзієнтом) 14 липня 2000 р., зареєстрованим супутником СОХО. У результаті взаємодії плазми транзієнта та кометного льоду відбувся електроліз останього відповідно до механізму, запропонованого санкт-петербургським професором Е.М. Дробишевським. У результаті електролізу в поверхневих шарах ядра комети ЛІНЕАР утворилася суміш H2O2, яка вибухнула під дією чергового транзієнта (транзієнти в максимумі сонячної активності генеруються в короні в середньому кожні 3-5 днів);

При такому значенні енергії розльоту не виключається й запропонована Л.М. Шульманом модель, в якій розпад іонно-молекулярних кластерів може бути основним джерелом енергії вибуху, а існування сольватованих іонів у ядрі комети ЛІНЕАР дуже ймовірна річ, тому що комета належить до “нових” комет в Оортівському розумінні;

Не виключена можливість, що вибух відбувся в результаті прогріву крижаного ядра комети при її наближенні до Сонця на відстань 0.76 а.о. Прогрів призвів до утворення в крижаному ядрі мікротріщин, а потім до вибухового виходу газів з порожнин у ядрі.

Також було проведене детальне ототожнення кометних емісій у спектрах, отриманих на САО РАН і на ШАО Азербайджанської АН. Вказується, що ідентифіковані типові кометні емісії для спостережуваного спектрального диапазону 4000 - 6000 ЕЕ. Також встановлено наявність ряду не ідентифікованих емісій, можливо, пов'язаних з короткоживучими кометними компонентами, що утворилися в кометній атмосфері внаслідок руйнуваня її ядра.

З метою виявлення характерних особливостей в спектрах комет було проведено дослідження на наявність люмінесцентного континууму в спектрі комети С/1999 S4 (LINEAR) поблизу ядра. Встановлено, що максимум рівня люмінесцентного континууму має зсув в більш довгохвильову область (5000 Е) в порівнянні з кометами Шомаса (24P), Хейла-Бопа (С/1995 О1) та Скоритченка-Джорджа (C/1989 Y1).

Також в цьому розділі описані спектральні спостереження комети С/2001 А2 (LINEAR), які проводились пошукачем спільно з співробітниками САО РАН на 6-метровому телескопі з використанням мультизіниці. Комета С/2001 А2 (LINEAR) відноситься до класу комет, ядра яких руйнуються. Для неї також було встановлено зміщення максимуму люмінесцентного континууму в більш довгохвильову частину (4800 Е) спектрального діапазону. Це вже другий випадок такого зміщення, і обидва -- в кометах, де відбувались активні процеси, які призвели до руйнування їх ядер. Наголошується, що для комети С/2001 А2 (LINEAR) є характерним те, що під час спостережень її ядро не руйнувалось. На це вказують зображення ядра комети в лініях С2 та С3, отримані пошукачем з використанням можливостей мультизіниці.

На основі ретельного аналізу отриманих спектрів складено каталог емісійних ліній молекул С2, С3, СN, СH, СH+, NH2, який доповнює існуючий науковий матеріал новими даними щодо розподілу енергії в кометних спектрах.

В цьому ж розділі викладено результати, отримані дисертантом під час роботи за спільною програмою по спектральним спостереженням комети С/2000 WM1 (LINEAR) між Астрономічною обсерваторією Київського національного університету імені Тараса Шевченка та Інститутом Астрофізики, Оптики та Електроніки (Тонанцитла, Мексика) і Астрономічною обсерваторією Київського національного університету імені Тараса Шевченка та Інститутом Астрофізики, Геофізики і Атмосфери (університет Сан Паоло, Бразилія). Наведено інформацію про те, що в Мексиці спостерігали комету 22 та 24 листопада 2001 року з Болер і Чівенс спектрографом встановленим на 2.12-метровому рефлекторі Гуілермо Харо Астрофізичної обсерваторії (Мексика, Кананеа), а в Чилі -- 1 та 2 грудня 2001 року з FEROS спектрографом встановленим на 1.52-метровому рефлекторі Європейської Південної Обсерваторії (Ла Сілла, Чилі).

Використовуючи модель Л.М. Шульмана, пораховані фізичні параметри нейтральної складової атмосфери цієї комети.

Проведене детальне ототожнення кометних емісій. В спектрах, отриманих в Чилі ідентифіковано 4650 спектральних ліній, що є найбільшим детальним спектральним атласом цієї комети. Так загалом було ототожнено C2 - 2734, NH2 - 1195, CN - 289, C3 - 158, CO - 60, H2O+ - 51, CH - 50, CO+ - 16, CH+ - 8, - 5 емісійних ліній. Однією з особливостей отриманого спектра є присутність емісійних ліній нейтральної молекули СО в видимому спектральному диапазоні (триплетні смуги - d3i-a3r, смуги Асунді - a3-a3r і смуги Германа - e3--a3r), що досить рідко спостерігається в кометних спектрах. Встановлена присутність негативного іона .

Матеріали викладені в цьому розділі опубліковані в {4, 5, 15, 16, 17, 18, 19}.

Висновки. Висвітлено основні результати роботи.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено результати аналізу кривих блиску та спектрів комет, що виявляються у встановленні фотометричних та спектральних характеристик таких проявів активних процесів у кометах як спалахи блиску та розвали ядер.

На базі візуальних інтегральних оцінок блиску комет, які регулярно публікуються в International Comet Quarterly, був створений каталог фотометричних параметрів яскравих комет, що спостерігались в 1990 - 2000 роках.

Використовуючи довгі ряди оцінок інтегрального візуального блиску комет С/1995 О1 (Hale-Bopp) та C/1996 B2 (Hyakutake), встановлено зв'язок блиску цих комет з сонячною активністю та структурою міжпланетного простору.

На основі проведеного статистичного аналізу розподілу спалахів блиску комет в межах сектору секторної структури міжпланетного магнітного поля встановлено залежність механізму, що спричиняє спалах, від відстані комети до границі сектору. Так знайдено, що причиною 27% спалахів блиску комет є перетин границі СС ММП; 18% -- проходження через високошвидкісний потік сонячного вітру; 65% -- розвиваються з флуктуацій блиску при пертині границі секторної структури.

Показано, що флуктуації блиску комет залежать від просторового положення комети в межах сектору секторної структури міжпланетного магнітного поля. Так, статистичні дослідження доводять, що перетин кометою границі СС ММП призводить до підвищення інтегрального блиску комети. Перетин кометою високошвидкісного потоку теж є джерелом флуктуацій, але для комет, в яких склались певні фізичні умови, що визначаються продуктивністю ядра.

На основі візуальної інтегральної фотометрії та спектральних досліджень встановлено етапи руйнування ядра комети С/1999 S4 (LINEAR). Згідно з спектральними спостереженнями та аналізом кривої блиску встановлено, що перед фазою інтенсивного руйнування відбувся спалах блиску. Пораховані в грубому наближенні швидкості розльоту фрагментів, їх розміри та енергію, що дало змогу встановити негазову природу фрагментів. Виходячи з оцінок енергії розльоту, для пояснення процесу руйнування ядра комети запропоновано три можливих механізми, що могли спричинити його руйнування. Детальне ототожнення кометних емісій в спектрах цієї комети показало, що її спектр під час руйнування був типовим для комет, хоча, потрібно сказати, виявлена велика кількість не ідентифікованих емісій. Виявлено люмінесцентний континуум в кометі С/1999 S4 (LINEAR) та знайдено зміщення його максимуму в довгохвильову область. Подібне зміщення виявлено і в спектрі комети С/2001 А2 (LINEAR), яка належить до комет, ядра яких руйнуються. Таким чином встановлено два випадки зміщення максимуму люмінесцентного континууму в зелену частину спектрального диапазону.

Обчислені фізичні параметри нейтральної складової атмосфери комети C/2000 WM1 (LINEAR). Скрупульозне ототожнення кометних емісій в спектрах цієї комети, отриманих з високою роздільною здатністю, дало змогу скласти детальний каталог спостережуваних емісій. Крім того, в спектрах цієї комети було ототожнено емісійні лінії нейтральної молекули СО (триплетні смуги - d3i-a3r, смуги Асунді - a3-a3r і смуги Германа - e3--a3r), що досить рідко спостерігаються в кометних спектрах у видимому діапазоні довжин хвиль, та встановлена присутність негативного іона .

ПУБЛІКАЦІЇ ОСНОВНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ

Лук'яник I.В. Щодо зв'язку мiж спалахами блиску комет та показниками активностi Сонця в межах секторiв секторної структури ММП // Вiсник Київського унiверситету: "Астрономiя".- Київ. - 2000. - с.52-55

Iванова О.В., Лук'яник I.В., Чурюмов К.I. Кривi блиску комет Хейла-Боппа (C/1995 O1) i Хiякутаке (C/1996 B2) та їх зв'язок iз сонячною активнiстю // Вiсник астрономiчної школи. - Умань. - 2000. - c.102-104

Лук'яник І.В., Iванова О.В. Комети С/1995 О1 (Hale-Bopp), C/1996 B2 (Hyakutake): кривi блиску, зв'язок з сонячною активнiстю // Вiсник Київського унiверситету: "Астрономiя". - Київ. - 2000. - с.56-59

Чурюмов К. И., Лукьяник И.В. Изменения в спектрах кометы С/1999 S4 (Linear) полученных до и после развала её ядра// Сборник международной конференции “Nasiraddin Tusi and Modern Astronomy”. - 2002. - Baki. - P. 154-161

Гулиев А.С., Чурюмов К.И., Лукьянык И.В., Розаев А.Х., Михайлов Х.М., Клещенок В.В. Cравнение спектров кометы C/1999 S4 (LINEAR), полученных 21 и 23 июля 2000 г. в Шемахинской AO// Сборник международной конференции “Nasiraddin Tusi and Modern Astronomy”. -- 2002. - Baki. - P. 147-154

Лукьяник И.В. Cекторная структура межпланетного магнитного поля: интерпретация вспышек блеска комет// Труди Першої мiжнародної конференцiї КАММАК 99.- Вiнниця. - 2000. - c.57-62

Лукьяник И.В., Иванова О.В. Влияние солнечной активности на блеск комет С/1995 О1 (Hale-Bopp) и С/1996 B2 (Hyakutake)// Труди Першої мiжнародної конференцiї КАММАК 99. - Вiнниця, 2000. - c.63-68

Лук'яник І.В. Флуктуації блиску комет та їх зв'язок з секторною структурою міжпланетного магнітного поля. - Труды Международной конференции “Четвёртые Всехсвятские чтения” - 2001. - Киев. - с.134-138

Iванова О.В., Лук'яник I.В., Чурюмов К.I. Кривые блеска комет 1990-2000 годов.-Труды Международной конференции “Четвёртые Всехсвятские чтения” - 2001. - Киев. - с.123-127

Lukyanyk I.V., Filonenko V.S. Comet brightness outbursts and solar activity// Information bulletin of UAA. - Київ. - 1998. - №12. - c.74-75

Лук'яник I.В., Фiлоненко В.С. Спалахи блиску комет та секторна структура мiжпланетного магнiтного поля// Збiрник матерiвлiв II наукової конференцiї пам'ятi Б.Т. Бабiя. - Львiв. - 1998. - с.118-120

И.В. Лукьяник, О.В. Иванова Сравнительные характеристики кривых блеска комет С/1996 B2 (Hyakutake), C/1995 O1 (Hale-Bopp) и их связь с солнечной активностью// Труды международной конференции "АИСТ-98". - Киев.- 1998. - с.28-29.

Lukyanyk I.V. Sector structure of interplanetary magnetic field: interpretation of cometary light outbursts// Book of abstracts CAMMAC-99, Vinnytsia, september 27 - october 2, 1999. - Vinnytsia, 1999. - C. 33.

Ivanova O.V., Lukyanyk I.V. Light curves of some comets 90's years// Abstracts of 7th open young scientists conference on astronomy and space physics. - Kyiv. - 2000. - p.21

K.I. Churyumov, I.V.Luk'yanyk. Changes in the spectrum of comet C/1999 S4 (LINEAR) obtained before and after splitting of its icy nucleus. Programme and abstracts of the International conference “Nasiraddin Tusi and modern astronomy”. - Baki, 2001 - p. 20.

Churyumov K.I, Lukyanyk I.V. Explorations of spectra of comet C/1999 S4 (LINEAR) obtained during spliting of its nucleus//IAU Colloquium №186 “Cometary Science After Нale-Bopp”, Puerto de la Cruz, Tenerife, Spain, 21-25 January 2002. - Abstract Book. - P. 10

Lukyanyk I.V., Churyumov K.I. Observations of comet C/2001 A2 (LINEAR) with the multipupil field spectrograph// IAU Colloquium №186 “Cometary Science After Нale-Bopp”, Puerto de la Cruz, Tenerife, Spain, 21-25 January 2002. - Abstract Book. - P. 34-35

E. Picazzio, A. de Almeida, S. M. Andrievsky, K.I. Churyumov, I.V. Luk'yanyk The spectral and near infrared observations of comet C/2000 WM1 (Linear) on December, 2001 in Chili and Brazil// IAU Colloquium №186 “Cometary Science After Нale-Bopp”, Puerto de la Cruz, Tenerife, Spain, 21-25 January 2002. - Abstract Book. - P.1

K.I. Churyumov, I.V. Luk'yanyk, A.A. Berezhnoi, V.H. Chavushyan, L. Sandoval, A. Palma. Optical Spectroscopy of comet C/2000 WM1 (LINEAR) in Mexico//IAU Colloquium №186 “Cometary Science After Нale-Bopp”, Puerto de la Cruz, Tenerife, Spain, 21-25 January 2002. - Abstract Book. - P.1

АНОТАЦІЯ

Лук'яник І.В. Активні процеси в кометах: аналіз кривих блиску та спектрів. -- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.02. - Астрофізика, радіоастрономія. - Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, Одеса, 2002.

В дисертації досліджуються криві блиску та спектри комет, на предмет встановлення певних характерних особливостей, притаманних спалахам і флуктуаціям блиску комет та розвалам їх ядер. Створено каталог фізичних характеристик комет, що спостерігались в 1990 - 2000 роках. Побудовано і детально проаналізовано криві блиску двох яскравих комет С/1995 О1 (Hale-Bopp) та С/1996 В2 (Hyakutake) та встановлено зв'зок флуктуацій блиску цих комет з фізичними умовами в міжпланетному просторі. Отримано розподіл числа спалахів блиску комет в межах секторів секторної структури міжпланетного магнітного поля та встановлено три їх основні причини. Виявлено зв'язок флуктуацій блиску з положенням комети в межах секторів секторної структури міжпланетного магнітного поля.

На основі спектрального та фотометричного матеріалу по кометі С/1999 S4 (LINEAR) отримано результати, що характеризують процес руйнації ядра цієї комети та оцінено розміри фрагментів, їх швидкість i енергію розльоту. Виявлено зміщення люмінесцентного континууму для комет С/1999 S4 (LINЕAR) та С/2001 А2 (LINЕAR), які відносяться до класу комет, ядра яких руйнуються. Обчислені фізичні характеристики нейтральної складової атмосфери комети С/2000 WM1 (LINEAR). Проведено детальне ототожненя спектрів вищезгаданих комет.

Ключові слова: комети, криві блиску, спалахи, флуктуації, сонячна активність, міжпланетне магнітне поле, спектри, люмінесценція.

ANNOTATION

спектральне дослідження комета спалах

Luk'yanyk I.I. Non-stationary processes in comets: analysis of light curves and spectra. - Manuscript.

Dissertation for candidate degree in physical and mathematical sciences by speciality 01.03.02. - Astrophysics, radioastronomy. Odessa National University named I.I. Mechnikov, Odessa, 2002.

To determine some characteristics of brightness outbursts, fluctuations of magnitudes and splitting of nuclei of comets the light curves and spectra of comets are investigated. The catalogue of the physical characteristics of comets 1990 - 2000 years is created. The light curves of comets С/1995 О1 (Hale-Bopp) and С/1996 В2 (Hyakutake) are constructed and analyzed in details. Connection of the fluctuations of the brightness these comets with physical conditions in interplanetary space is established. The distribution of number of cometary light outbursts between the boundaries of sectors of sectorial structure of interplanetary magnetic field is obtained. Three main causes of cometary brightness outbursts are found. Connection of the fluctuations of the brightness of comets with location them within the limits of sectors of sectorial structure of interplanetary magnetic field is found.

Using spectral and photometrical data of comet С/1999 S4 (LINЕAR) some results who characterize peculiarities of the splitting the splitting of nucleus are obtained. The size, velocity and energy of fragments are determined. The removal of luminescent continuum in the spectra of comets С/1999 S4 (LINЕAR) and С/2001 А2 (LINЕAR) who is splitting comets is found. The physical characteristics of a neutral atmosphere of comet С/2000 WM1 (LINEAR) are determined. The detailed identification of emission lines in the spectra of these comets is made.

Key words: comets, light curves, outbursts, fluctutions, solar activity, interplanetary magnetic field, spectrum, luminescence.

АННОТАЦИЯ

Лукьяник И.В. Активные процессы в кометах: анализ кривых блеска и спектров. -- Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02. - Астрофизика и радиоастрономия. - Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Одесса, 2002.

В диссертации исследуются кривые блеска и спектры комет с целью установить определенные характерные особенности, присущие вспышкам и флуктуациям блеска комет и развалам их ядер. Создан каталог физических характеристик комет, которые наблюдались в 1990 - 2000 годах. Построены и детально проанализированы кривые блески двух ярких комет С/1995 О1 (Hale-Bopp) и С/1996 В2 (Hyakutake). Для этих комет установлена связь флуктуаций блеска с аа-индексами. Проведённое исследование показало, что для кометы Хейла-Боппа коэффициент корреляции существеннен для скоростей 500 і 600 км/с, а для Хякутаке -- 350, 500-800 км/с с максимумами на 350, 600 и 750км/с.

Получено распределение числа вспышек комет в пределах секторов секторной структуры межпланетного магнитного поля и установлено, что причиной 27% вспышек блеска комет есть прохождение кометой границы секторной структуры межпланетного магнитного поля; 18% -- прохождение кометы через высокоскоростной поток солнечного ветра; 65% -- развиваются из флуктуаций блеска при пересечении кометой границы секторной структуры.

Обнаружена связь флуктуаций блеска с положением кометы в пределах секторов секторной структуры межпланетного магнитного поля и найдено, что прохождение кометы через границу секторной структуры межпланетного магнитного поля приводит к повышению интегрального блеска кометы. Пересечение кометой высокоскоростного потока тоже есть источником флуктуаций, но только для комет, в ядрах и атмосферах которых сложились определенные физические условия.

На основе спектрального и фотометрического материала по комете С/1999 S4 (LINEAR) получены следующие результаты: установлены этапы разрушения ядра этой кометы, рассчитаны размеры фрагментов, которые составили Dфраг 0.348 км , их скорость -- v 10 км/час и энергия разлёта -- E 8.7·1015 ерг. Обнаружены смещения люминесцентного континуума в спектрах комет С/1999 S4 (LІNЕАR) и С/2001 А2 (LІNЕАR), которые относятся к классу разрушающихся комет. Вычисленны физические характеристики нейтральной составляющей атмосферы кометы С/2000 WM1 (LINEAR). Проведено детальное отождествление спектров упомянутых комет. По спектрам высокого разрешения, полученным на обсерватории Ла Силла (Чили) построен каталог кометных эмиссий, который содержит 4650 кометных емиссий и является наиболее полным каталогом для даной кометы. В спектрах кометы С/2000 WM1 (LINEAR) также обнаружены редкие для комет эмиссионные линии нейтральной молекулы СО (триплетные полосы - d3i-a3r, полосы Асунди - a3-a3r и полосы Германа - e3--a3r) и, возможно, эмиссии отрицательного иона .

Ключевые слова: кометы, кривые блеска, вспышки, флуктуации, солнечная активность, межпланетное магнитное поле, спектры, люминесценция.

Размещено на Allbest.ru