Az eredm´ enyek tov´ abbi felhaszn´ alhat´ os´ aga

Az itt ismertetett, infrav¨or¨os-m´er´eseken alapul´o modell lehet˝os´eget k´ın´al arra, hogy r´eszletesen ta-nulm´anyozzuk ¨ust¨ok¨os¨ok k´om´aj´aban a por tulajdons´agait, mint pl. szemcsem´eret szerinti ´es t´erbeli eloszl´as´at, valamint, hogy a r´eszecsk´ek milyen t´ıpus´u porb´ol sz´armazhatnak, ´es hogyan v´altozott a kibocs´at´as ¨uteme a megfigyel´es el˝ott. Ezt a t´ıpus´u anal´ızist csak a vizu´alis tartom´anyban v´egzett m´er´esek alapj´an nem lehetne elv´egezni. Sajnos ilyen infrav¨or¨os m´er´esek csak korl´atozott sz´amban

´

allnak rendelkez´esre. A kor´abbi infrav¨or¨os-˝urt´avcs¨ovek (ISO, Spitzer) t´erbeli felbont´asa nem volt megfelel˝o ahhoz, hogy ezt a t´ıpus´u anal´ızist elv´egezhess¨uk. A Herschel-˝urt´avcs˝o a Siding Spring

¨

ust¨ok¨os¨on k´ıv¨ul a C/2006 W3 (Christensen) (Bockel´ee-Morvan ´es mtsai, 2014) ´es a C/2012 S1 (ISON) (O’Rourke ´es mtsai, 2013) ¨ust¨ok¨os¨ok k´omaszerkezet´et figyelte meg, ezekre a m´er´esekre alkalmazhat´o lenne a fent ismertetett modell. Ugyanakkor a k¨ozelj¨ov˝oben felbocs´atand´o James Webb-˝urt´avcs˝o

´

ujra lehet˝os´eget fog k´ın´alni arra, hogy valamivel r¨ovidebb hull´amhosszakon, de ´eppen a n´eh´any CSE t´avols´agban l´ev˝o ¨ust¨ok¨os¨okh¨oz tartoz´o ide´alis hull´amhossztartom´anyban (10–30µm) v´egezz¨unk majd ilyen megfigyel´eseket nagy t´erbeli felbont´assal. Ezek a m´er´esek lehet˝ov´e fogj´ak tenni a r´eszletes pormodell kidolgoz´as´ast is.

14. fejezet

F¨ oldk¨ ozeli kis ´ egitestek fizikai

tulajdons´ agai a Herschel-˝ urt´ avcs˝ o m´ er´ esei alapj´ an

M¨uller, T.G., Miyata, T., Kiss, Cs., ´es m´asok, 2013, A&A, 558, A97 M¨uller, T.G., Kiss, Cs., Schreich, P., ´es m´asok, 2014, A&A, 566, A22

14.1. F¨ olds´ urol´ o kisbolyg´ ok a term´ alis infrav¨ or¨ osben

14.1.1. A f¨ olds´ urol´ o kisbolyg´ ok jelent˝ os´ ege

Manaps´ag sz´eles k¨orben elfogadott, hogy a f¨oldt¨ort´enet sor´an a Naprendszerb˝ol ´erkez˝o kisebb

´egitestek becsap´od´asai jelent˝os m´ert´ekben befoly´asolt´ak a F¨old geol´ogiai fejl˝od´es´et ´es a f¨oldi ´eletet.

Ezeket az esem´enyeket nagy val´osz´ın˝us´eggel olyan, Nap k¨or¨ul kering˝o ´egitestek okozt´ak, amelyek p´aly´aja keresztezte a F¨old p´aly´aj´at. F¨oldk¨ozeli kis ´egitestnek olyan, Nap k¨or¨ul kering˝o ´egitesteket tekint¨unk, amelyek napk¨ozelpontja 1,3 CSE-n bel¨ul van. Ezek lehetnek aszteroid´ak, ¨ust¨ok¨os¨ok, vagy ak´ar Nap k¨or¨uli p´aly´an l´ev˝o ˝ureszk¨oz¨ok. Potenci´alisan vesz´elyes objektumoknak ezek k¨oz¨ul azokat tekintj¨uk, amelyek a f¨oldp´aly´at 0,05 CSE-n´el jobban megk¨ozel´ıtik, ´es abszol´ut f´enyess´eg¨uk (H) 22 magnit´ud´o alatt van – ez kb. 150 m´eteres ´atm´er˝onek felel meg, ha az ´egitest geometriai albedoja az

´

atlagos pV = 13%. A f¨oldk¨ozeli ´egitestek ir´anti ´erdekl˝od´es az 1980-as ´evekben er˝os¨od¨ott fel, annak felismer´es´evel, hogy ezek milyen potenci´alis vesz´elyt jelenthetnek, ´es hogy egy ilyen becsap´od´ast ho-gyan tudn´ank megakad´alyozni. Ekkor indultak el azok az aszteroida felm´er´esek, amelyek c´elul t˝uzt´ek ki f¨oldk¨ozeli ´egitestek popul´aci´oinak felt´erk´epez´es´et (l. pl. Jedicke ´es mtsai, 2015, ¨osszefoglal´oj´at). Az Amerikai Egyes¨ult ´Allamokban a NASA kogresszus ´altal meghat´arozott k¨otelezetts´ege, hogy minden, 1 km-n´el nagyobb f¨old¨ozeli ´egitestet katalogiz´aljon, mivel egy ilyennel t¨ort´en˝o ¨utk¨oz´es katasztrof´alis lenne.

A F¨old potenci´alis becsap´od´asokkal szembeni v´edelme mellett a k¨ozelm´ultban m´ar m´as szempon-tok is megjelentek a f¨oldk¨ozeli ´egitestek kutat´as´aban. Ezek a kisbolyg´ok lehetnek pl. az ˝urb´any´aszat legk¨onnyebben el´erhet˝o c´elpontjai. A b´any´aszand´o anyagok k¨oz¨ul a legfontosabbak a platinacsoport elemei, amiket els˝osorban az elektronikai ipar tudna hasznos´ıtani, a

”k¨oz¨ons´egesebb” elemek, mint az arany ´es a vas, illetve a v´ız a j¨ov˝oben f¨oldk¨or¨uli p´aly´ar´ol indul´o ˝urmisszi´ok sz´am´ara lehetn´enek rendk´ıv¨ul hasznosak. Ezek a F¨oldr˝ol legk¨onnyebben el´erhet˝o ´egitestek, amelyeken b´armilyen, a Nap-rendszer t´avolabbi r´eszeiben haszn´aland´o technol´ogi´at ki lehet pr´ob´alni, illetve ¨onmagunkban is

´erdekesek, hiszen ezeknek az ´egitestnek a megismer´es´evel a Naprendszer keletkez´es´ebe ´es fejl˝od´es´ebe pillanthatunk be.

14.1.2. A kisbolyg´ ok p´ aly´ aj´ at befoly´ asol´ o hat´ asok

A f¨olds´urol´o kisbolyg´okkal kapcsolatos egyik legfontosabb k´erd´es az eredet¨uk. A legelfogadottabb forgat´ok¨onyv szerint (Morbidelli & Vokrouhlick´y, 2003) ezek az ´egitestek eredetileg a kisbolyg´o¨ovb˝ol sz´armaznak, a bels˝o Naprendszerbe a Jupiterrel t¨ort´en˝o rezonanci´ak r´ev´en a kisbolyg´o¨ov Kirk-wood z´on´aib´ol ker¨ulnek mivel ezen a rezonani´ak hat´as´ara jelent˝osen megv´altozik a p´aly´ajuk. A Kirkwood-z´on´akba az ´uj kisbolyg´ok nem-gravit´aci´os hat´asok eredm´enyek´eppen is beker¨ulhetnek, a legjelent˝osebbek a Jarkvoszkij- ´es YORP-effektusok (l. pl. Bottke ´es mtsai, 2006; Vokrouhlick´y ´es mtsai, 2015).

Az els˝odleges, vagy napi Jarkovszkij-effektus annak a t´enynek a felismer´ese, hogy egy asztero-ida forg´asa sor´an a felsz´ın egy adott helyen nem

”d´elben”, a Nap lok´alis delel´esekor a legmelegebb, hanem a felsz´ın h˝otehetetlens´ege miatt enn´el valamivel k´es˝obb. Emiatt a felsz´ın kisug´ar´az´asa is

”kora d´elut´an” a legintenz´ıvebb, ami az ´egitest teljes felsz´ın´et tekintve egy olyan ered˝o er˝oh¨oz vezet, amely norm´al forg´as eset´en n¨oveli, retrogr´ad forg´as eset´en pedig cs¨okkenti az ´egitest f´elnagytengely´et.

L´etezik egy m´asodlagos, vagy ´evszakos hat´as is, ami a

”t´eli” ´es

”ny´ari” f´eltek´ek k¨oz¨otti h˝om´ers´ eklet-k¨ul¨onbs´egb˝ol sz´armazik, ´es egy befel´e hat´o, lass´ıt´o er˝ot eredm´enyez; a hat´as nagys´aga a tengely-ferdes´eggel n˝o. A legt¨obb kisbolyg´o eset´eben a napi hat´as a domin´ans, de kis m´eret ´es 90^◦ k¨ozeli tengelyferdes´eg eset´en az ´evszakos hat´as nagyobb lehet a napin´al. Az effektus m´ert´eke er˝osen f¨ugg az

´

egitest alakj´at´ol, m´eret´et˝ol, forg´asi sebess´eg´et˝ol, a forg´astengely ir´anyults´ag´at˝ol, ´es a felsz´ın term´alis tulajdons´agait´ol (albed´o, h˝otehetetlens´eg, fel¨uleti ´erdess´eg) is. Mivel a Jarkovszkij-effektus, b´ar a legt¨obb esetben csak hossz´u t´avon, de a p´alya megv´altoz´as´ahoz vezet, ez lehet az egyik legfontosabb mechanizmus, amivel a f˝o¨ovb˝ol kisbolyg´ok a F¨old k¨ozel´ebe, f¨olds´urol´o p´aly´akra ker¨ulhetnek. Egy f¨olds´urol´o kisbolyg´o eset´en a Jarkovszkij-hat´as mesters´eges alkalmaz´asa hat´ekony eszk¨oz lehet egy esetleges katasztr´ofa elh´ar´ıt´as´aban is.

A napsug´arz´as, a Jarkovszkij-effektuson fel¨ul, meg tudja v´altoztatni a kis ´egitestek forg´asi peri´odus´at is. Ezt a hat´ast a

”Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack” angol ´at´ır´as´u nevek kezd˝obet˝uib˝ol sz´armaz´o r¨ovid´ıt´essel YORP-effektusnak szokt´ak nevezni. Ahhoz, hogy a YORP-effektus m˝uk¨odj¨on, az adott ´egitestnek szab´alytalannak kell lennie olyan m´odon, hogy egy nagyobb, aszimmetrikus ter¨ulet h˝osug´arz´asa miatt forgat´onyomat´ek l´epjen fel, ami a forg´asir´anyt´ol f¨ugg˝oen, gyors´ıthatja, vagy lass´ıthatja a kisbolyg´o forg´as´at. Teljesen szab´alyos (g¨omb alak´u) ´egitest eset´en a YORP-effektus nem l´ep fel. A YORP-effektus ´altali gyorsul´o felp¨org´es m´ert´eke olyan nagy is lehet, ami egy laza szerkezet˝u kisbolyg´o sz´etes´es´ehez vezethet.

Mindk´et effektus eset´eben rendk´ıv¨ul jelent˝os szerepe van annak, hogy milyenek a kisbolyg´o felsz´ın´enek term´alis tulajdons´agai (h˝otehetetlens´eg, fel¨uleti ´erdess´eg), valamint annak m´erete ´es al-bed´oja. Ezeket az inform´aci´okat csak vizu´alis tartom´anybeli, f¨oldi megfigyel´esekkel nem lehet meg-hat´arozni, a kor´abban a Naprendszer t´avoli ´egitestjei eset´eben bemutatott m´odon azonban a term´alis infrav¨or¨osben v´egzett m´er´esekkel lehet˝os´eg¨unk van ezen jellemz˝ok meghat´aroz´as´ara is.

14.1.3. F¨ olds´ urol´ o kisboly´ ok a k¨ ozelm´ ult infrav¨ or¨ os-felm´ er´ eseiben

T¨obb jelent˝os felm´er´es is c´elul t˝uzte ki f¨olds´urol´o ´egitestek infrav¨or¨os felm´er´es´et, legt¨obbsz¨or azzal a c´ellal, hogy meghat´arozz´ak ezen ´egitestek m´eret´et ´es albed´oj´at. Az ExploreNEO program (Trill-ing ´es mtsai, 2010) a Spitzer-˝urt´avcs˝o poszt-kriogenikus f´azis´aban haszn´alta az IRAC kamera 3,6

´

es 4,5µm-es s´avjait t¨obb sz´az, k¨ul¨onb¨oz˝o oszt´alyokba tartoz´o kisbolyg´o megfigyel´es´ere. A prog-ram eredm´enyek´eppen ma m´ar ismerj¨uk a f¨olds´urol´o kisbolyg´ok oszt´alyonk´enti albed´o eloszl´as´at, ´es azt is tudjuk, hogy az ugyanazon oszt´alyba tartoz´o, f¨olds´urol´o p´aly´an mozg´o kisbolyg´ok jelent˝osen vil´agosabb felsz´ın˝uek, mint nem f¨olds´urol´o t´arsaik.

A NEOWISE program (Mainzer ´es mtsai, 2011) a WISE-˝urt´avcs˝o (Wide-field Infrared Survey Explorer) poszt-kriogenikus programj´at haszn´alta, az el˝obb emlitett ExlopeNEO-hoz hasonl´oan, a 3,4 ´es 4,6µm-es s´avokban. A felm´er´es kb. 158 ezer kisbolyg´ot figyelt meg ¨osszesen, ebb˝ol ¨osszesen 700 volt f¨olds´urol´o ´es ezek k¨oz¨ott 135 olyan, amit a NEOWISE felm´er´es fedezett fel. Ez volt az els˝o program, ami jelent˝os sz´amban tudott 100 m-n´el kisebb ´egitesteket detekt´alni. A n´eh´any t´ız – sz´az m´eteres tartom´any az a kritikus m´eret, amelyn´el az aszteroid´ak becsap´od´asa m´eg jelent˝os

vesz´elyt jelentene, de detekt´as´asuk a hagyom´anyos t´avcs¨ovekkel

”biztons´agos” t´avols´agb´ol m´ar nem lehet´esges. A NEOWISE alapj´an sokkal jobban ismerj¨uk a f¨olds´urol´o kisbolyg´ok m´ereteloszl´as´at. A NEOWISE a 100 m ´es n´eh´any kilom´eter k¨oz¨otti m´erettartom´anyokban kevesebb aszteroid´at tal´alt, mint azt kor´abban felt´etelezt´ek, ´es ennek alapj´an az ¨osszes 100 m-n´el nagyobb f¨olds´urol´o ´egitest sz´ama is kevesebb, mintegy 20 ezer, az kor´abbi modell 36 ezres becsl´es´evel szemben.

Az infrav¨or¨os-felm´er´esek el˝onye a l´athat´o tartom´anyban v´egzett m´er´esekkel szemben, hogy m´ıg a l´athat´oban v´egzett megfigyel´esek els˝osorban f´enyes ´egitesteket tudnak felfedezni, addig az infrav¨or¨os m´er´esek a s¨ot´et ´egitestekre ´erz´ekenyebbek, hiszen egy s¨ot´et felsz´ın ar´anyaiban t¨obb l´athat´o f´enyt nyel el, ´es sug´aroz vissza az infrav¨or¨osben, mint egy vil´agos felsz´ın.

A Herschel-˝urt´avcs˝o dedik´alt c´eljai k¨oz¨ott nem szerepelt f¨oldk¨ozeli ´egitestek nagy sz´amban t¨ort´en˝o megfigyel´ese de a 2010–2013 k¨oz¨otti id˝oszakban k´ets´egtelen¨ul a Herschel volt a leg´erz´ekenyebb inf-rav¨or¨os-m˝uszer, amivel (f¨oldk¨ozeli) kisbolyg´ok term´alis emisszi´oj´at meg lehetett figyelni. A meg-figyel´esek n´eh´any kiv´alaszott ´egitestre koncentr´altak, els˝osorban olyanokra, amelyek potenci´alis c´elpontjai (voltak) a k¨ozelj¨ov˝o mintavev˝o ˝urmisszi´oinak. Ezek k¨oz¨ul a tov´abbiakban k´et ´egitesttel, a 308635 (2005 YU55) ´es a (99942) Apophis kisbolyg´okkal kapcsolatos eredm´enyeinket mutatom be.

14.2. A 308635 (2005 YU

) f¨ olds´ urol´ o aszteroida fizikai