Тема: Покрытие системой Плутона яркой звезды (V=8.9 m) 27 сентября 2007 г.

[Алексей Лосюк]

Президент Международной ассоциация регистрации покрытий (IOTA) David Dunham прислал 11 мая 2007 г. в рассылку "planoccult@aula.com": следующее сообщение:

Then on Sept. 27, around 14.8 UT, the Earth will pass between the
shadows of Pluto and Charon, with no occultation by either object visible
from Earth's surface, involving the 8.7-mag. (!) star SAO 160793 =
UCAC2 17h 44m 38.4s, Dec. -16 deg. 46' 35"; the night area of
possible occultations by Plutonian rings being most of Asia
(from Arabia to Vietnam to western & southern China to the Ural
Mountains, the Horn of Africa, western Australia, part of
Antarctica, and the Indian Ocean.

То есть 27 сентября 2007 г.  примерно в 14 ч 48 м UT Земля может пройти между тенями, отбрасываемыми Плутоном и его спутником Хароном. Расчёты показывают, что покрытия звезды SAO 160793 (V=8.7 m) на поверхности Земли вроде бы не произойдёт. Однако надо помнить, что расчёты эти столь приблизительны, что покрытие на территории России – восточнее Урала – всё-таки возможно. Есть у Плутона и ещё два спутника – Гидра и Никс. Их положение на момент видимого сближения Плутона со звездой пока неизвестно (спутники открыты недавно).

Однако если провести в указанное время фотометрию данной относительно яркой звезды с хорошим разрешением по времени, то можно получить интересный материал о кольцах Плутона. Проще говоря, их открыть. Судя по сообщению Д. Данхема, покрытие кольцами можно ожидать в той части Евразии, которая  расположена между южным Китаем и Уральскими горами.

Поскольку кольца Урана и Нептуна были открыты в результате наблюдений именно покрытий звёзд, можно предположить, что аналогичным способом можно открыть и кольца Плутона. Какие конкретные параметры фотометрии нужны (разрешение по времени, относительная погрешность)? Не знаю; надо посмотреть подробности, как были открыты кольца Урана и Нептуна, тогда всё станет ясно.

Цитирую по сообщению от 26.02.2006 г. "Начинается охота за кольцами Плутона" (http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/02/26/196678):

Результаты наблюдений недавно открытых спутников Плутона с помощью телескопа Хаббла 15 февраля 2006 года неожиданно привели к целому каскаду открытий, которые могут иметь далеко идущие последствия.

Новые наблюдения подтвердили, что пояс Койпера представляет собой куда более сложную и динамичную среду, чем считалось еще совсем недавно.

15 февраля 2006 года группа астрономов под руководством Гэла Вивера (Hal Weaver) из лаборатории прикладной физики им. Джона Гопкинса и Элана Штерна из Юго-Восточного исследовательского института провела наблюдение системы Плутона с помощью усовершенствованной обзорной камеры ACS (Advanced Survey Camera) телескопа Хаббла. Высокое разрешение оптической системы космического телескопа позволило детально изучить окрестности Плутона. Предполагалось уточнить характеристики двух новых спутников Плутона, а также провести поиск других возможных спутников планеты.

Спутники Плутона S/2005P1 и S/2005P2, неожиданно открытые в минувшем году, обращаются на расстоянии 64700 км (± 850 км) и 49400 км (± 600 км) от планеты соответственно. Период обращения Р1 составляет около 38 суток, Р2 – около 25 суток. Размер спутника Р1 в поперечнике, согласно имеющимся грубым оценкам, составляет от 61 км (± 4 км) в предположении, что альбедо спутника (коэффициент отражения падающего света) составляет 0,35, как у Харона, до 167 км (± 10 км) в предположении, что альбедо составляет 0,04.
Спутник Р2 примерно на 20% меньше – 137 км (±11 км) и 46 км (± 4 км) соответственно. Их массы составляют примерно 5х10^–4 и 1х10^–4 массы Харона соответственно. Яркость спутников (по данным наблюдений середины мая 2005 года) составляла 22,93 (± 0,12) и 23,38 (± 0,17) звездных величин.

В ходе наблюдений 15 февраля было, во-первых, подтверждено еще раз существование новых спутников и уточнены их орбиты. Фактически речь идет об уникальном, не имеющим аналогов в Солнечной системе случае не двойной, а «учетверенной» планеты. Орбиты Р1 и Р2, вероятно, находятся в резонансе с орбитой Харона. Наблюдения показали, что в пределах орбит трех уже открытых спутников других спутников, вплоть до яркости, в 40 раз меньшей, чем у Р1 и Р2, нет. Это означает, во-первых, что система Плутона чрезвычайно компактна, и, во-вторых, очень «пуста» – других сколь-нибудь крупных спутников у планеты нет.

Однако самым важным открытием стало совпадение плоскостей орбит всех спутников, включая Харон, – верный признак их одновременного образования при столкновении Плутона с другим объектом пояса Койпера. Такое столкновение, судя по имеющимся признакам, имело место давно – порядка 4 млрд. лет тому назад. Это следует, в частности, из того, насколько удалились орбиты спутников от Плутона вследствие гравитационного воздействия Харона.

Новое открытие нетривиально и способно существенно изменить наши представления и о Плутоне, и о дальней периферии Солнечной системы в целом. Плутон стал первым объектом пояса Койпера, у которого обнаружено более одного спутника. Согласно современным оценкам, как минимум, 20% объектов пояса Койпера имеют спутники. Вероятно, у многих из них таких спутников несколько. Число объектов пояса Койпера грубо оценивается сейчас в 40 тыс., однако факт ударного происхождения спутников Плутона способен привести к существенному пересмотру частоты столкновений, а, следовательно, и количества небесных тел. С учетом других странных особенностей объектов пояса Койпера следует ожидать появления самых неожиданных гипотез, способных разрешить многие старые загадки и загадать новые.

Системы на периферии Солнечной системы должны быть очень компактны. Вероятно существование у объектов пояса Койпера колец наподобие колец Сатурна, состоящих из сильно фрагментированных осколков выброшенного при ударе вещества. Такие кольца могут окружать и Плутон.

А вот выдержка из реферата Н. И. Перова "Оценка времени жизни кольца Плутона в атмосфере планеты" (http://www.referat-s.ru/mathematics/26405):

На основании 60-летних наблюдений астрономов Главной астрономической обсерватории РАН периодических изменений блеска системы Плутон–Харон, происходящих с периодом 7.8 лет [3], в работе [2], с использованием модели движения частицы в рамках дважды осреднённой ограниченной задачи трёх тел, с учётом сжатия Плутона, было сделано предположение о существовании вблизи Плутона на расстоянии 2510–2520 км гипотетического кольца, состоящего из частиц с характерным радиусом Rr.
<…>
2. Perov N. I. A method of localization of unknown minor bodies in multiple systems of major bodies / Proceedings of International Conference "AstroKazan-2001", September 24–29, 2001, Kazan State University: Publisher "DAC", 2001. P. 253–256.

3. Rylkov V. P., Vityazev V. V., Dementieva A. A. Pluto: an analyses of photographic positions obtained with the Pulkovo normal astrograph in 1930–1992 / Astronomical Transactions. 1995. V. 6. P. 265–281.

[Lupus]

Я нашёл abstract к статье в Nature об открытии колец Урана в 1977 г. (это в тему про покрытие Плутоном 27 сентября 2007 г.). Вот что пишут:

Nature 267, 328 - 330 (26 May 1977); doi:10.1038/267328a0

The rings of Uranus

J. L. ELLIOT, E. DUNHAM & D. MINK

Laboratory for Planetary Studies, Cornell University, Ithaca, New York 14853

AT least five rings encircle the planet Uranus—as indicated by five brief occultations of the star SAO 158687 that occurred both before and after its occultation by Uranus on 10 March 1977. We observed these events with our three-channel occultation photometer1, attached to the 91-cm telescope aboard the Kuiper Airborne Observatory (KAO). Both Uranus and the star were contained within a focal plane aperture whose diameter, projected onto the sky, was 46 arc s. A beamsplitter and focal plane television system allowed us to monitor the position of the image in this aperture simultaneously with the photometric measurements. The wavelengths of the three photometric channels used were chosen to yield favourable ratios of starlight to Uranus light2 and are given in Table 1. For each channel a cooled photomultiplier (RCA C 31034), connected to a photon-counting system, was used as a detector. The data were recorded as a continuous series of 10-ms integrations of photon counts, and a strip chart recorder displayed the signals from our channels 2 and 3 so that we could monitor the progress of the occultation in real time.


References 1. Elliot, J. L., Veverka, J. & Goguen, J. Icarus 26, 387 (1975).
2. Elliot, J. L., Veverka, J. & Millis, R. L. Nature 265, 609 (1977).
3. IAU Circ. 3038 (1977).
4. IAU Circ. 3040 (1977).
5. IAU Circ. 3048 (1977).
6. IAU Circ. 3051 (1977).
7. Millis, R. L., Wasserman, L. H. & Birch, P. Nature 267, 330–331 (1977).
8. Danielson, R. E., Tomasko, M. G. & Savage, B. D. Astrophys. J. 178, 887 (1973).
9. IAU Circ. 3047 (1977).
10. Smith, B. A. in The Atmosphere of Uranus (ed D. M. Hunten) 162 (1974).
11. The Rings of Saturn (eds Palluconi, F. D. & Pettengill, G. H.) 175 (NASA SP-343, US Government Printing Office, Washington, D.C., 1974).
12. Harris, A. W. & Peters, C. F. Paper 081-E Honolulu Meeting of the DPS, January 1977.
13. Cameron, A. G. W. Icarus 24, 280 (1975).
14. Alfvén, H. & Arrhenius, G. Evolution of the Solar System, 319 (NASA SP-345. U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1976).
15. Ibid p. 6.
16. Brahic, A. Icarus 25, 452 (1975).
17. IAU Circ. 3058 (1977).

Довольно нехилый девайс, но оно и понятно -- авторы хотели исследовать атмосферу Урана.
Про падение блеска я не нашёл информацию, но зато нашёл значения оптической толщины (optical depth) колец (http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/uranringfact.html):

Код: [Выделить]

                     Radius   Radius/        Optical      Albedo      Width    Eccentricity     
                        (km)     Eq. radius     Depth       (x10-3)      (km)
   Uranus Equator      25,559     1.000                                                                     
   6                   41,837     1.637         ~0.3         ~15          1.5      0.0010                                 
   5                   42,234     1.652         ~0.5         ~15           ~2      0.0019                                                       
   4                   42,571     1.666         ~0.3         ~15           ~2      0.0011                                             
   Alpha               44,718     1.750         ~0.4         ~15         4-10      0.0008                                                           
   Beta                45,661     1.786         ~0.3         ~15         5-11      0.0004                                                           
   Eta                 47,176     1.834         ~0.4-        ~15          1.6                                                               
   Gamma               47,627     1.863         ~0.3+        ~15          1-4      0.0011                                   
   Delta               48,300     1.900         ~0.5         ~15          3-7      0.00004                                                         
   Lambda              50,024     1.957         ~0.1         ~15           ~2      0.                     
   Epsilon             51,149     2.006       0.5-2.3        ~18        20-96      0.0079                 
В среднем, она равна 0,5.

Оптическая толщина (оптическая толща) t среды, безразмерная величина, характеризующая ослабление оптического излучения в среде за счёт совместного действия поглощения света и рассеяния света (но без учёта эффектов усиления излучения, обусловленного многократным рассеянием). Она связана с прозрачностью (transparency) Т:

t=-lnT, -- оптическая толщина (optical depth)
T -- прозрачность (transparency)

а прозрачность Т связана с оптической плотностью (optical dencity) D:

D=-lgT.

Отсюда получаем:

T=10^-D => t=-ln(10^-D) =>

D=lg(e^t), (*)

e=2,72...

Из определения оптической плотности (равна десятичному логарифму отношения потока излучения Ф₀, падающего на слой, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния потоку Ф, прошедшему через этот слой):

D=lg(Ф₀/Ф), (**)

Ф - оптический поток (light stream)

Из (*) и (**) получаем, что

Ф = Ф₀/e^t, (***)

Из формулы Погсона:

lg(E₁/E₂)=0,4*dm,

E=Ф/S, где Е - освещённость (illumination), S - площадь (area).

Отсюда получаем:

dm = lg(e^t)/0,4 -- падение блеска (magnitude falling)

Подставляем значения для t из таблицы с сайта:

dm = lg(e0,4)/0,4=0,434^m

Таким образом, по моим подсчётам ослабление блеска для колец Урана было от 0,109^m (t=0,1) до 0,543^m (t=0,5).

[Балануца Павел]

То есть 27 сентября 2007 г.  примерно в 14 ч 48 м UT Земля может пройти между тенями, отбрасываемыми Плутоном и его спутником Хароном.

14.48 по всемирному , это 18.48 по Московскому. В это время еще светло будет... и как проводить наблюдения покрытия?

[Lupus]

Мда... В Минске в этот день Солнце сядет в 15:50 UT.. Так что найти звезду 8,7^m маловероятно...

[Алексей Лосюк]

14.48 по всемирному , это 18.48 по Московскому. В это время еще светло будет... и как проводить наблюдения покрытия?

Господа участники обсуждения! Напоминаю первое сообщение в теме: покрытие ожидается восточнее Урала и в республиках Средней Азии!

Спрашивается: зачем же я о нём здесь написал? А написал я о нём, зная о завидной мобильности наблюдателей "Ка-Дара". Насколько мне известно, Стас сейчас едет в Казахстан. Так что же ему помешает отправиться ради наблюдения уникального явления куда-нибудь в Киргизию, Узбекистан или Монголию?!

[ctac]

 Вчера было получено одобрение на участие в экспедиции.

 Вот что нашел из прошлого опыта:
 
 http://brucegary.net/PlutoOcc/x.htm
http://www.cloudbait.com/science/pluto2007.html
http://iota.jhuapl.edu/plutopdo.htm
http://iota.jhuapl.edu/plpasco.htm
http://iota.jhuapl.edu/plutodso.htm
http://hubbleed.bravehost.com/plutoobs.html

 Будучи в КрАО общался с Сергеем Потанины (сотрудник ГАИШ), он сказал, что не исключает возможности найти под такую задачу милисекундный фотометр. Корнеев Валера говорил о том, что можно будет раздобыть большие апертуры под научные задачи в Майданаке (от 600мм и более).

 http://calys.obspm.fr/%7Esicardy/18_march_07/index.html

[Алексей Лосюк]

Вчера в рассылку "IOTAoccultations" пришло сообщение от Дэйва Геральда, автора программы WinOccult, на близкую тему:

=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
От:       Dave Herald <drherald@bigpond.net.au>
Кому:     <IOTAoccultations@yahoogroups.com>, <RASNZoccultations@yahoogroups.com>
Написано: 02 августа 2007 г., 18:02:21
Тема:     [IOTAoccultations] Pluto occultation
--====----====----====----====----====----====----====----====----====----===--
 
Just thought I would mention (can't contain the excitement...)
 
 A couple of days ago there was an occultation of a star by Pluto over southern Australia &
 New Zealand. Unfortunately most of the region was cloud-affected. For me the cloud parted
 about 40 mins before the event - but came back with 5 mins to go. But it was broken, and
 for a couple of minutes past the predicted time I had essentially clear viewing. To record
 the event, I used a CCD camera on a 14" scope - and while I had no trouble getting strong
 images, the image cycle time was a slow 7 secs.
 
 When I measured the images, I noticed a small drop in magnitude (0.2) over the course of
 about a minute, about 2 mins after the predicted time. The measurements had very little
 noise, and looked suspiciously like an occultation event. But given the conditions, I was
 treading carefully.
 
 The event was successfully observed in Wellington, Mt John, and Hobart. And from these
 observations I now know that the time of my diminution corresponds to the occultation
 time. So in all likelihood I did record the occultation - and I will now go to the effort
 of 'properly' measuring the images to extract high-precision magnitudes.
 
 For those not aware, past occultations have shown that Pluto has an atmosphere. The
 northern limit of the occultation path looks to have passed just south of Canberra. It
 looks like what I have recorded is the star closely missing the disk of Pluto, but dimming
 as it passed through its atmosphere.
 
 Dave Herald
 Canberra, Australia

По-моему, это означает примерно то, что Д. Геральд пронаблюдал покрытие звезды Плутоном с помощью ПЗС-камеры, установленной на 35-см телескопе. Несмотря на то, что бОльшую часть явления от него скрыли облака, Дэйв зарегистрировал падение блеска звезды на 0.2 m и интерпретировал это как доказательство наличия атмосферы у Плутона. Выдержка составляла 7 секунд. Версия о гипотетических кольцах Плутона Д. Геральдом не упоминается, хотя она выглядит более правдоподобной для объяснения полученных им результатов, чем влияние атмосферы, - ведь он пишет, что снижение блеска звезды наблюдалось в течение приблизительно минуты, примерно через 2 минуты после предсказанного времени покрытия (!), то есть фактор, уменьшающий блеск звезды, начал действовать спустя некоторое время после максимального сближения диска Плутона со звездой.

[BigDen]

он пишет, что снижение блеска звезды наблюдалось в течение приблизительно минуты, примерно через 2 минуты после предсказанного времени покрытия (!), то есть фактор, уменьшающий блеск звезды, начал действовать спустя некоторое время после максимального сближения диска Плутона со звездой.

Я так понял, что наблюдения в Веллингтоне, на Маунт Джоне и в Ховарде согласуются с результатом Геральда. То есть задержка момента покрытия на 2 минуты связана с неопределенностью координат звезды в сочетании с погрешностью эфемериды Плутона. 1 августа Плутон двигался со скоростью 63 секунды дуги в сутки, то есть 44 миллисекунды в минуту. "Примерно 2 минуты" - это 88, или от 66 до 110 миллисекунд. Многовато для звезды R=13.7 (UCAC2 дает для нее ошибку 15 мсек, плюс погрешность собственного движения 7.9 мсек/год по обеим координатам), но допустимо для теории движения Плутона. Бруно Сикарди на странице с предсказанием этого покрытия пишет, что во время покрытий 18 марта, а также 12 мая и 14 июня этого года было зафиксировано отклонение положения системы Плутона от эфемериды DE413 на -100 мсек по прямому восхождению (на запад) и +80 мсек по склонению (на север). В предсказаниях это отклонение было учтено. Однако, сам Сикарди тут же и пишет, что природа этого отклонения пока неясна, так что "применять его напрямую к событию 31 июля опасно".

Вывод: не стоит удивляться отличию наблюдаемого момента покрытия звезды Плутоном на пару минут от расчетного.

[ctac]

 
 Получена предварительная договореннность о предоставлении на ночь покрытия Цейсс-600 под работы с милисекундным фотометром(если его предоставит ГАИШ о чем я узнаю завтра).
 С собой возьму 16Мп и 2Мп ПЗС камеры. Есть шанс, что 16Мп камеру поставят на 1м телескоп на Майданаке!

[Lupus]

Ну что ж, удачной тебе охоты, Стас! И пусть небо будет ясным, а атмосфера спокойной. Ну, и чтоб техника не подводила.

[ctac]

Ну что ж, удачной тебе охоты, Стас! И пусть небо будет ясным, а атмосфера спокойной. Ну, и чтоб техника не подводила.

 Спасибо!
 Сегодня как раз пойду выпрашивать фотометр

[Алексей Лосюк]

Стас! Нет ли смысла обратиться с письмом к президенту Международной ассоциация регистрации покрытий (IOTA) David Dunham, с сообщения которого началась эта тема? Дескать, собираемся в экспедицию на наблюдение тесного сближения Плутона со звездой, нет ли новых, уточнённых данных об этом событии?

[ctac]

Стас! Нет ли смысла обратиться с письмом к президенту Международной ассоциация регистрации покрытий (IOTA) David Dunham, с сообщения которого началась эта тема? Дескать, собираемся в экспедицию на наблюдение тесного сближения Плутона со звездой, нет ли новых, уточнённых данных об этом событии?

Дело в том, что хоть я и  еду, но не уверен, что все пройдет успешно: нет четких договоренностей по поводу наблюдений. Но попросить уточнить стоит

[ctac]

Алексей, посчитай пожалуйста, как долго нужно делать фотометрию что бы заснять момент до покрятия возможными кольцами и после.

[ctac]

Cart du Ciel показывает минимальное соединение для Саморканда (не далеко от Майданака) в момент 19-50 (по местному), т.е. по UT 14-50, в этот момент Плутон будет на высоте 26^о. Вопрос, как задолго до этого момента я должен начать фотометрию?

 В 5 угл. минутах восточнее располажена звезда 8 зв. вел.

Звезда
HD161227 SAO160798 SD-16  4610
Визуальная зв.величина:  8.04
Индекс цвета:  0.48
Спектральный класс: F0 
Dbl:  0.20"/ 0.20m
Ежегодное движение: -0.001  0.007
 
J2000 RA:  17h44m59.25s   DE:-16°45'46.5"

 Ее я буду использовать как звезду сравнения.

 Вопрос: нет подозрений, что она переменная?