28978 Иксион - 28978 Ixion

28978 Иксион
28978-ixion hst.jpg
Изображение Иксиона, сделанное космическим телескопом Хаббл в 2006 г.
Открытие
Обнаружил Глубокая эклиптическая съемка
Сайт открытия Cerro Tololo Obs.
Дата открытия 22 мая 2001 г.
Обозначения
(28978) Иксион
Произношение / к с . ə н /
Названный в честь
Ιξίων Ixīōn
2001 KX 76
ТНО  · плутино  · дальний
Прилагательные Ixionian / ɪ к ы я п я ə п /
Орбитальные характеристики
Эпоха 17 декабря 2020 г. ( JD 2459200.5)
Параметр неопределенности 3
Дуга наблюдения 35,93 года (13,122 дня)
Самая ранняя дата открытия 17 июля 1982 г.
Афелий 49,584 AU
Перигелий 30.019 AU
39,802 AU
Эксцентриситет 0,24579
251,11 год (91717 г )
289,587 °
0 ° 0 м 14,13 с / сут.
Наклон 19.600 °
71,011 °
≈ 23 сентября 2070 г.
± 3 дня
298,314 °
Физические характеристики
Габаритные размеры 756,9 км × 684,9 км (проекция, покрытие)
Средний диаметр
709,6 ± 0,2 км
12,4 ± 0,3 ч
15,9 ± 0,5 ч
0,103 ± 0,004
Температура 64+0,7
-1,1
 K
ИК (умеренно красный)
B – V =1,009 ± 0,051
В – R =0,61 ± 0,03
В – I =1,146 ± 0,086
19,8
3,828 ± 0,039
3,6 (предположительно)

28978 Иксион / ɪ к с . ə n / , предварительное обозначение 2001 KX 76 , является крупным транснептуновым объектом и возможной карликовой планетой . Он расположен в поясе Койпера , области ледяных объектов, вращающихся по орбите за Нептуном во внешней Солнечной системе . Иксион классифицируется как плутино , динамический класс объектов, находящихся в орбитальном резонансе 2: 3 с Нептуном . Он был открыт в мае 2001 года астрономами эклиптики Survey Deep на Серро Тололо Межамериканской обсерватории , и было объявлено в июле 2001 года объект был назван в честь греческого мифологического фигура Ixion , который был королем Lapiths .

В видимом спектре Ixion выглядит умеренно красным по цвету, тогда как он кажется нейтральным в ближнем инфракрасном диапазоне , вероятно, из-за присутствия темных органических соединений на его поверхности. Также предполагается, что водяной лед присутствует на поверхности Иксиона, хотя и в следовых количествах, поскольку большая часть водяного льда, как ожидается, будет скрыта под толстым слоем органических соединений на поверхности Иксиона. Иксион имеет измеренный диаметр 710 км (440 миль), что делает его четвертым по величине известным плутино. Некоторые астрономы рассматривали Иксион как возможную карликовую планету, ожидая, что она достаточно велика, чтобы принять круглую форму при гидростатическом равновесии , хотя исследования 2019 года показывают, что объекты размером с Иксион могут сохранять значительную внутреннюю пористость и, таким образом, представлять собой переходная зона между малыми телами Солнечной системы и карликовыми планетами. В настоящее время у Иксиона нет естественного спутника , поэтому его масса и плотность остаются неизвестными.

История

Открытие

Иксион был открыт 22 мая 2001 года группой американских астрономов в Межамериканской обсерватории Серро Тололо в Чили . Открытие стало частью Deep Ecliptic Survey , исследования, проведенного американским астрономом Робертом Миллисом для поиска объектов пояса Койпера, расположенных вблизи плоскости эклиптики, с помощью телескопов на объектах Национальной оптической астрономической обсерватории . Ночью 22 мая 2001 года американские астрономы Джеймс Эллиот и Лоуренс Вассерман идентифицировали Иксион на цифровых изображениях южного неба, сделанных 4-метровым телескопом Виктора М. Бланко в Серро-Тололо. Иксион был впервые замечен Эллиотом при компиляции двух изображений, сделанных с интервалом примерно в два часа, которые показали медленное движение Иксиона по отношению к фоновым звездам. На момент открытия, Ixion находился в созвездии в Скорпионе .

Первооткрыватели Иксиона отметили, что он выглядел относительно ярким для далеких объектов, подразумевая, что он может быть довольно большим для TNO. Открытие подтвердило предположения о существовании неоткрытых крупных транснептуновых объектов, сопоставимых по размеру с Плутоном. С момента открытия Иксиона были обнаружены многочисленные крупные транснептуновые объекты, в частности карликовые планеты Хаумеа , Эрида и Макемаке .

Открытие Иксионе было официально объявлено Minor Planet Center в Minor Planet Electronic циркуляре 1 июля 2001 года было присвоено временное обозначение 2001 KX 76 , указывая , что он был обнаружен во второй половине мая 2001 года Ixion был +1923 -й объект обнаружен во второй половине мая, на что указывают последняя буква и цифры в его предварительном обозначении.

На момент открытия Иксион считался одним из крупнейших транснептуновых объектов в Солнечной системе , о чем свидетельствует его высокая внутренняя яркость . Эти характеристики Иксиона побудили к дальнейшим наблюдениям, чтобы установить его орбиту, что, в свою очередь, повысило бы достоверность более поздних оценок размеров Иксиона. В августе 2001 года группа астрономов использовала в Европейской южной обсерватории «сек АСТРОВИРТЕЛИ виртуальную обсерваторию для автоматического сканирования через архивные наблюдения до открытия фотографий , полученных из различных обсерваторий. Команда получила девять предварительных изображений Иксиона, самое раннее из которых было получено обсерваторией Сайдинг-Спринг 17 июля 1982 года. Эти предварительные изображения вместе с последующими последующими наблюдениями с помощью 2,2-метрового телескопа MPG / ESO обсерватории Ла-Силла в 2001 г. были расширены. Дуга наблюдения Иксиона составляет более 18 лет, что достаточно для точного определения его орбиты и соответствия требованиям для нумерации Центром малых планет. 2 сентября 2001 года Иксиону был присвоен постоянный номер малой планеты 28978.

Имя

Изображение Ixion, полученное с помощью Wide Field Imager телескопа MPG / ESO в обсерватории Ла Силья в 2001 г.

Эта малая планета названа в честь греческого мифологического персонажа Иксиона в соответствии с соглашением об именах Международного астрономического союза (МАС), которое требует, чтобы плутинос (объекты в орбитальном резонансе 3: 2 с Нептуном ) были названы в честь мифологических фигур, связанных с преисподняя . В греческой мифологии, Ixion был король легендарных Lapiths из Фессалии и женился Dia , дочери деиона (или Eioneus), которого Ixion обещал дать ценные свадебные подарки. Иксион пригласил Дейонея на банкет, но вместо этого столкнул его в ловушку из горящих углей и дров, убив Дейонея. Хотя меньшие боги презирали его действия, Зевс пожалел Иксиона и пригласил его на пир с другими богами. Вместо того, чтобы быть благодарным, Иксион стал похотливым по отношению к жене Зевса, Гере . Зевс узнал о его намерениях и создал облако Нефел в форме Геры и обманом заставил Иксиона соединиться с ним, создав расу кентавров . За свои преступления Иксион был изгнан с Олимпа, поражен ударом молнии и навечно привязан к горящему солнечному колесу в подземном мире.

Название Иксиона было предложено Э. К. Эллиотом, который также участвовал в присвоении имени объекту пояса Койпера 38083 Rhadamanthus . Цитата о названии была опубликована Центром малых планет 28 марта 2002 года.

Орбита и вращение

Полярный вид орбиты Иксиона (зеленый) вместе с несколькими другими крупными плутино
Вид сбоку орбиты Иксиона (зеленый) по сравнению с Плутоном (красный) и Нептуном (серый). Перигелий (д) и афелий (Q) Даты приведены как для Плутона и Иксиона.

Иксион классифицируется как плутино , или объект, имеющий орбитальный резонанс среднего движения 2: 3 с Нептуном. То есть он совершает две орбиты вокруг Солнца на каждые три обращения Нептуна. Во время открытия Иксиона первоначально предполагалось, что он находится в орбитальном резонансе 3: 4 с Нептуном, что сделало бы Иксион ближе к Солнцу. Иксион вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 39,8  а.е. (5,95 × 10 9  км), а полный оборот по орбите занимает 251 год. Это характерно для всех плутино, которые имеют период обращения около 250 лет и большие полуоси около 39 а.е.

Как и у Плутона, орбита Иксиона вытянута и наклонена к эклиптике . Иксион имеет эксцентриситет орбиты 0,24 и наклонение орбиты 19,6 градуса , что немного больше, чем наклонение Плутона в 17 градусов. На протяжении своего движения по орбите Иксион находится на расстоянии от Солнца от 30,1 а.е. в перигелии (ближайшем расстоянии) до 39,8 а.е. в афелии (самом дальнем расстоянии). Хотя орбита Иксиона похожа на орбиту Плутона, их орбиты ориентированы по-разному: перигелий Иксиона находится ниже эклиптики, а орбита Плутона находится над ней (см. Изображение справа). По состоянию на 2019 год Иксион находится примерно в 39 а.е. от Солнца и в настоящее время приближается к афелию к 2070 году. Моделирование, проведенное в Deep Ecliptic Survey, показывает, что Иксион может получить расстояние до перигелия ( q мин ) всего лишь в 27,5 а.е. в течение следующих 10 миллион лет.

Период вращения Иксиона неизвестен; различные фотометрические измерения показывают, что он показывает очень небольшое изменение яркости с небольшой амплитудой кривой блеска менее 0,15 звездной величины . Первые попытки определить период вращения Иксиона были предприняты астрономом Ортисом и его коллегами в 2001 году, но не дали окончательных результатов. Хотя их краткосрочных фотометрических данных было недостаточно для определения периода вращения Иксиона на основе изменений его яркости, они смогли ограничить амплитуду кривой блеска Иксиона ниже 0,15 звездной величины. Астрономы Шеппард и Джевитт получили аналогичные неубедительные результаты в 2003 году и предоставили ограничение по амплитуде менее 0,05 звездной величины, что значительно меньше ограничения по амплитуде Ортиса. В 2010 году астрономы Руссело и Пети наблюдали Иксион с помощью телескопа New Technology Telescope Европейской южной обсерватории и определили период вращения Иксиона как15,9 ± 0,5 часа с амплитудой кривой блеска около 0,06 звездной величины. Галиаццо и его коллеги получили более короткий период вращения, равный12,4 ± 0,3 часа в 2016 году, хотя они подсчитали, что вероятность того, что их результат может быть ошибочным, составляет 1,2%.

Физические характеристики

Размер и яркость

Оценка размеров для Ixion
Год Диаметр (км) Ссылки
2002 г. 1055 ± 165
2003 г. <804
2005 г. <822
2005 г. 475 ± 75
2005 г. 480+152
−136
2007 г. ~ 446,3
(1-диапазонный Spitzer)
2007 г. 573,1141,9
-139,7

(2-полосный Spitzer)
2007 г. 650+260
−220
(усыновленный)
2007 г. 590 ± 190
2013 ~ 549
2013 617+19
−20
2021 г. 709,6 ± 0,2
Сравнение относительных цветов и размеров четырех крупнейших плутино и их спутников.
Разные диаметры для Ixion в зависимости от его альбедо

Иксион имеет измеренный диаметр 710 км (440 миль), оптическую абсолютную величину 3,83 и геометрическое альбедо (отражательную способность) 0,14. По сравнению с Плутоном и его спутником Хароном , Иксион меньше одной трети диаметра Плутона и трех пятых диаметра Харона. Иксион - четвертое по величине известное плутоно с хорошо ограниченным диаметром до 84 AZ , Оркус и Плутон в 2003 году . По сути, это был самый яркий объект, обнаруженный Deep Ecliptic Survey, и он входит в двадцатку самых ярких транснептуновых объектов, известных астроному Майклу Брауну и Центру малых планет.

Иксион был самым крупным и ярким объектом пояса Койпера, найденным на момент его открытия. В предположении низкого альбедо предполагалось, что она будет иметь диаметр около 1200 км (750 миль), что сделает ее больше, чем карликовая планета Церера, и сравнима по размеру с Хароном. Последующие наблюдения Иксиона с помощью телескопа MPG / ESO обсерватории Ла Силла вместе с Astrovirtel Европейской южной обсерватории в августе 2001 г. пришли к выводу о том же размере около 1200–1400 км (750–870 миль), хотя и при прежнем предположении о низком альбедо.

В 2002 году астрономы из Института радиоастрономии Макса Планка измерили тепловое излучение Иксиона на миллиметровых длинах волн с помощью 30-метрового телескопа IRAM и получили альбедо 0,09, что соответствует диаметру 1055 км (656 миль), что согласуется с предыдущими предположениями о размере Иксиона. и альбедо. Позже они пересмотрели свои результаты в 2003 году и поняли, что их обнаружение теплового излучения Иксиона было ложным; Последующие наблюдения с помощью телескопа IRAM не обнаружили теплового излучения в миллиметровом диапазоне на частотах 250  ГГц , что предполагает высокое альбедо и, следовательно, меньшие размеры для Ixion. Нижний предел альбедо Иксиона был ограничен 0,15, предполагая, что диаметр Иксиона не превышал 804 км (500 миль).

С помощью космических телескопов, таких как космический телескоп Спитцер , астрономы смогли более точно измерить тепловое излучение Иксиона, что позволило более точно оценить его альбедо и размер. Предварительные тепловые измерения с помощью Spitzer в 2005 г. дали гораздо более высокое ограничение альбедо 0,25–0,50, что соответствует диапазону диаметров 400–550 км (250–340 миль). Дальнейшие тепловые измерения Спитцером в нескольких диапазонах длин волн в 2007 году дали оценки среднего диаметра около 446 км (277 миль) и 573 км (356 миль) для одно- и двухдиапазонного решения для данных, соответственно. Исходя из этих результатов, принятый средний диаметр был650+260
−220
 км
(404+162
−137
 mi
), чуть выше ограничения диаметра Спитцера 2005 г., хотя и с большой погрешностью. Позднее диаметр Иксиона был увеличен до 617 км (383 миль) на основе многодиапазонных тепловых наблюдений, проведенных космической обсерваторией Гершеля вместе со Спитцером в 2013 году.

13 октября 2020 года Иксион закрыл красный гигант 10-й величины , заблокировав ее свет примерно на 45 секунд. Звездное затмение наблюдали астрономы из семи разных мест на западе США . Из десяти участвовавших наблюдателей восемь сообщили о положительном обнаружении затмения. Наблюдатели из обсерватории Лоуэлла обеспечили высокоточные измерения времени хорды затмения , что позволило установить жесткие ограничения на диаметр Иксиона и возможную атмосферу . Эллиптическая подгонка профиля затенения Иксиона дает проекционные размеры примерно 757 км × 685 км (470 миль × 426 миль), что соответствует проектируемому сферическому диаметру 709,6 ± 0,2 км (440,92 ± 0,12 миль). Точные хорды обсерватории Лоуэлла устанавливают верхний предел поверхностного давления <2 микробар для любой возможной атмосферы Ixion.

Возможная карликовая планета

Астроном Гонсало Танкреди рассматривает Иксион в качестве вероятного кандидата, поскольку его диаметр превышает 450 км (280 миль), предполагаемый минимальный размер объекта для достижения гидростатического равновесия , исходя из предположения о преимущественно ледяном составе. Иксион также показывает амплитуду кривой блеска менее 0,15 звездной величины , что указывает на вероятную сфероидальную форму, поэтому Танкреди считал Иксион вероятной карликовой планетой. Американский астроном Майкл Браун считает, что Иксион с большой долей вероятности является карликовой планетой, помещая его в нижнюю границу диапазона «весьма вероятных». Однако в 2019 году астроном Уильям Гранди и его коллеги предположили, что транснептуновые объекты, похожие по размеру на Иксион, около 400–1000 км (250–620 миль) в диаметре, не коллапсировали в твердые тела и, таким образом, являются переходными между более мелкими пористыми телами. (и, следовательно, с низкой плотностью) тела и более крупные, плотные, яркие и геологически дифференцированные планетные тела, такие как карликовые планеты. Иксион находится в пределах этого диапазона размеров, что позволяет предположить, что он в лучшем случае лишь частично дифференцирован с пористой внутренней структурой. В то время как внутренняя часть Иксиона могла разрушиться под действием гравитации, его поверхность осталась несжатой, подразумевая, что Иксион мог не находиться в гидростатическом равновесии и, следовательно, не быть карликовой планетой. Однако это понятие для Иксиона в настоящее время не может быть проверено: в настоящее время не известно, что у объекта есть какие-либо естественные спутники , и поэтому масса и плотность Иксиона в настоящее время не могут быть измерены. Было сделано всего две попытки с помощью космического телескопа Хаббла найти спутник на угловом расстоянии 0,5 угловой секунды от Иксиона, и было высказано предположение, что существует вероятность того, что спутник может быть пропущен в ходе этих поисков, достигает 0,5%. .

Спектры и поверхность

Сравнение размеров, альбедо и цветов различных крупных транснептуновых объектов. Серые дуги представляют неопределенность размера объекта.

В видимом спектре Иксион имеет умеренно красный цвет, похожий на большой объект пояса Койпера Квавар . Спектр отражения Ixion показывает красный спектральный наклон, который простирается от длин волн от 0,4 до 0,95  мкм , при этом он отражает больше света на этих длинах волн. При длине 0,85 мкм спектр Ixion становится плоским и безликим, особенно в ближнем инфракрасном диапазоне. В ближнем инфракрасном диапазоне спектр отражения Ixion выглядит нейтральным по цвету и не имеет явных признаков поглощения водяного льда на длинах волн 1,5 и 2 мкм. Хотя водяной лед, похоже, отсутствует в ближнем инфракрасном спектре Ixion, Баркум и его коллеги сообщили об обнаружении слабых признаков поглощения водяного льда в ближнем инфракрасном спектре Ixion в 2007 году. Безликий ближний инфракрасный спектр Ixion указывает на то, что его поверхность покрыта толстый слой темных органических соединений, облученный солнечной радиацией и космическими лучами .

Красный цвет поверхности Иксиона является результатом облучения клатратов воды и органических соединений солнечным излучением и космическими лучами, что приводит к образованию темных красноватых гетерополимеров, называемых толинами, которые покрывают его поверхность. Производство толинов на поверхности Иксиона отвечает за красный, безликий спектр Иксиона, а также за его относительно низкое альбедо поверхности. Нейтральный цвет и отсутствие видимых признаков водяного льда в ближнем инфракрасном спектре Иксиона указывает на то, что слой толинов, покрывающий его поверхность, должен быть очень толстым, что позволяет предположить, что Иксион подвергался длительному облучению и не подвергался восстановлению в результате столкновений, которые могут в противном случае обнажить водяной лед под ним, в отличие от относительно пресной воды, богатой льдом, у объекта пояса Койпера Варуна того же цвета . Хотя обычно известно, что Иксион имеет красный цвет ( спектральный индекс IR ), фотометрические измерения видимых и ближних инфракрасных цветов Иксиона с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) в 2006 и 2007 годах парадоксальным образом дали более синий спектральный индекс BB. Было сделано заключение, что это несоответствие является признаком неоднородностей на его поверхности, что также может объяснить противоречивые данные о обнаружении водяного льда на поверхности Иксиона в различных исследованиях.

Спектроскопические наблюдения видимого спектра Ixion с помощью VLT в 2003 году предварительно идентифицировали слабое поглощение на 0,8 мкм, которое, возможно, могло быть связано с поверхностными материалами, водно измененными водой. Однако доказательства этой предполагаемой функции поглощения остаются неубедительными, поскольку она была обнаружена вблизи длин волн, где отношение сигнал / шум в спектре Ixion высокое и не было подтверждено последующими спектроскопическими наблюдениями. Изучение спектра Иксиона, проведенное Бонхардтом и его коллегами в 2004 году, не смогло идентифицировать какую-либо особенность поглощения на 0,8 мкм, сделав вывод, что расхождение между спектроскопическими результатами 2003 и 2004 годов может быть результатом неоднородной поверхности Иксиона. В том же исследовании их результаты фотометрических и поляриметрических наблюдений показывают, что поверхность Иксиона состоит из смеси в основном темного материала и меньшей доли более яркого ледяного материала. Бонхардт и его коллеги предложили соотношение смешивания 6: 1 для темного и яркого материала как наиболее подходящую модель для геометрического альбедо Иксиона 0,08, хотя более поздние измерения, проведенные космическими телескопами после исследования Бонхардта, показали, что Иксион имеет более высокую геометрическую альбедо не менее 0,14, что соответствует большей доле яркого материала на поверхности Иксиона на основе модели Бонхардта. На основе объединенных результатов видимой и инфракрасной спектроскопии они предположили, что поверхность Иксиона состоит в основном из смеси аморфного углерода и толинов со следующей наиболее подходящей моделью состава поверхности Иксиона: 65% аморфного углерода, 20% кометных ледяных толинов (ледяной толин). II), 13% богатых азотом и метаном толинов титана и 2% водяного льда.

В 2005 году астрономы Лорин и Руссело наблюдали Иксион с помощью VLT в попытке найти доказательства кометной активности. Они не обнаружили кому вокруг Иксиона, установив верхний предел скорости образования пыли Иксиона 5,2 килограмма в секунду .

Исследование

В исследовании, опубликованном Эшли Гливз и его коллегами в 2012 году, Иксион рассматривался как потенциальная цель для орбитальной миссии, которая будет запущена на ракете Atlas V 551 или Delta IV HLV . Для орбитального полета к Иксиону космический корабль должен быть запущен в ноябре 2039 года и использовать гравитационную поддержку с Юпитера, что займет от 20 до 25 лет. Гливз пришел к выводу, что Иксион и Хуя были наиболее вероятными целями для орбитального аппарата, поскольку траектории требовали наименьшего количества маневров для выхода на орбиту вокруг них. Для облета миссии Иксионе, планетарный ученый Аманда Zangari вычислил , что космический аппарат может занять чуть более 10 лет , чтобы прийти Ixion с помощью силы тяжести Юпитера помочь, на основе даты начала 2027 или 2032 Ixion будет составлять приблизительно 31 до 35 а.е. от Солнце, когда прибывает космический корабль. В качестве альтернативы, пролетный полет с более поздней датой запуска 2040 года также займет чуть более 10 лет с использованием гравитационного ассистента Юпитера. К тому времени, когда космический корабль прибудет в 2050 году, Иксион будет на расстоянии от 31 до 32 а.е. от Солнца. Также рассматривались другие траектории, использующие гравитационные помощи от Юпитера или Сатурна. Траектория с использованием гравитационной помощи от Юпитера и Сатурна может занять менее 22 лет, исходя из даты запуска 2035 или 2040 года, тогда как траектория с использованием одной гравитационной помощи от Сатурна может занять не менее 19 лет, исходя из даты запуска 2038 или 2040 года. Используя эти альтернативные траектории для космического корабля, Иксион будет примерно в 30 а.е. от Солнца, когда космический корабль прибудет.

Примечания

использованная литература

внешние ссылки