【摘要】：近地小行星是太陽系內(nèi)軌道近日點距離小于1.3AU且遠日點距離大于0.983AU的一類天體,以軌道形狀為依據(jù)又可以將其細分為Apollos、Atens和Amors三類。近地小行星物理參數(shù)的研究一方面可以為小行星撞擊事件的預測、風險評估以及后續(xù)應對策略的制定提供科學依據(jù)。另一方面,近地小行星還是深空探測項目的理想目標,其物理參數(shù)的研究對深空探測目標的選取以及發(fā)射計劃的制定意義重大。盡管一系列空間項目的成功極大地增進了我們對近地小行星的認識,但從成本和探測效率的角度來看,地面觀測設備仍將長期扮演近地小行星物理性質(zhì)研究的主角。在眾多地面觀測方法(如掩星法、測光、分光和雷達回波等)中,測光觀測是小行星物理信息的主要來源,而本論文的主要內(nèi)容即為用地面望遠鏡測光的方法研究近地小行星的形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)。觀測方面,我們采用了國際合作聯(lián)合觀測的方式,所涉及的望遠鏡包括云南天文臺的45公分、1米和2.4米望遠鏡以及SARA(Southeastern Association for Research in Astronomy)的0.6米、0.91米和0.94米望遠鏡。至于反演模型,我們根據(jù)數(shù)據(jù)的情況使用合作者Muinonen等人(2015)~([1])開發(fā)的Lommel-Seeliger三軸橢球體模型或是Kaasalainen等人(2001)~([2,3])開發(fā)的凸面體模型。為了對反演模型的實際效果有更直觀的認識,我們在兩顆數(shù)據(jù)量比較豐富的主帶小行星((585)Bilkis和(103)Hera)上進行了測試。2012年至2014年期間,我們對(585)Bilkis進行了測光觀測,共獲得了7個晚上的測光數(shù)據(jù)。以此為基礎,我們使用Lommel-Seeliger三軸橢球體模型~([1])反演了小行星(585)Bilkis的形狀并測定了相應的自轉(zhuǎn)參數(shù),所得自轉(zhuǎn)周期為8.5738小時,自轉(zhuǎn)軸指向是(136.5~?,29.0~?),三軸橢球體軸比b/a=0.74,c/a=0.70。自轉(zhuǎn)周期與之前的研究結(jié)果一致,自轉(zhuǎn)軸指向和形狀(用橢球體軸比刻畫)是我們首次測定。2015年至2017年期間,我們又對一顆自轉(zhuǎn)周期較長的小行星(103)Hera進行了測光觀測,共獲得了11個晚上的數(shù)據(jù)。隨后我們更新了這顆小行星的凸面體模型參數(shù),得到的兩組解(包括鏡像解)其自轉(zhuǎn)周期分別為23.74264小時和23.74267小時,與之對應的自轉(zhuǎn)軸指向則分別是(83.0~?,39.0~?)和(269.7~?,56.8~?)。作為對比,我們也用Lommel-Seeliger三軸橢球體模型對(103)Hera進行了計算,其反演結(jié)果與凸面體模型所得相互支持。此外,我們還擬合了這顆小行星的相位函數(shù),得到該目標的絕對星等H=8.92,相位函數(shù)參數(shù)G_1=0.13,G_2=0.45。接下來,我們便對多顆近地小行星目標((3122)Florence,(3200)Phaethon、(143404)2003 BD44、(333888)1998 ST4以及(1627)Ivar)開展了形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)的研究。我們在2016年2月對近地小行星(3122)Florence進行了一個晚上的觀測。之后,我們將小行星(585)Bilkis的工作在這顆目標上進行了推廣,所得自轉(zhuǎn)周期P=2.358小時,自轉(zhuǎn)軸指向為(181.1~?,-50.0~?),三軸橢球體軸比b/a=0.91,c/a=0.88。這一形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)的初解為后來的雷達觀測以及凸面體反演結(jié)果所支持。繼(3122)Florence之后,我們又于2016年10月18日和19日對近地小行星(3200)Phaethon進行了兩個晚上的觀測,因目標運動速度太快且視場中星太密,測光效果不理想。我們在Hanuˇs等人(2016)~([4])工作的基礎上加入新的觀測數(shù)據(jù)對(3200)Phaethon重新進行了凸面體模型反演,其結(jié)果更支持之前Ansdell等人(2014)~([5])的工作。對近地小行星(143404)2003 BD44的觀測是出于初探其自轉(zhuǎn)狀態(tài)的目的。我們于2017年3月22日和23日對該目標進行了測光觀測,彼時這顆小行星的自轉(zhuǎn)周期尚處于空白狀態(tài)。根據(jù)測光結(jié)果(143404)2003 BD44是一顆有長自轉(zhuǎn)周期的小行星。因數(shù)據(jù)不完整且(143404)2003 BD44疑似是一顆“tumbling asteroid”(有轉(zhuǎn)動和進動),我們未能對其進行形狀反演和自轉(zhuǎn)參數(shù)的測定。小行星(333888)1998 ST4的情況與(143404)2003 BD44類似,也是處于觀測資料十分匱乏的狀態(tài)。我們于2017年10月29日對其進行了觀測。從測光結(jié)果來看,該目標的自轉(zhuǎn)周期短(約5.3小時)且形狀比較規(guī)則(光變曲線輪廓與正弦曲線接近)。于是我們使用Lommel-Seeliger三軸橢球體模型~([1])計算得到了這顆近地小行星形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)的初解:自轉(zhuǎn)周期P=5.316小時,自轉(zhuǎn)軸指向為(270.0~?,-78.0~?),三軸橢球體軸比b/a=0.52,c/a=0.40。對近地小行星(1627)Ivar的觀測是國際合作的產(chǎn)物。我們于2018年5月22日對該目標進行了一個晚上的觀測。在加入了新的觀測數(shù)據(jù)后我們對(1627)Ivar進行了凸面體模型的反演,所得結(jié)果與之前的相關(guān)研究一致。此外,我們還使用美國海軍天文臺和Catalina的巡天的數(shù)據(jù)對這顆近地小行星的相位函數(shù)進行了擬合,得到相位函數(shù)參數(shù)G_1=0.49,G_2=0.30。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院云南天文臺)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P185.7
【圖文】：

小行星（103）Hera的光變曲線，圖片摘自Pilcher和Higgins（2011其觀測數(shù)據(jù)的測光結(jié)果見于圖4.8。er和Higgins（2011）[18]得到的小行星（103）Hera的光變曲線03）Hera的形狀不像小行星（585）Bilkis那樣規(guī)則（光變曲線較大）。因此，若使用形狀相對簡單的三軸橢球體模型對其進行的模型誤差。有鑒于此，我們在反演小行星（103）Hera的形用了Lommel-Seeliger三軸橢球體模型[1]和凸面體模型[2,3]。此舉雜形狀模型的反演結(jié)果，以期對Lommel-Seeliger三軸橢球體范圍有一個更好的把握。本節(jié)余下部分將詳細介紹我們在小作。整理2015年和2017年對小行星（103）Hera進行了聯(lián)合觀測，得到數(shù)據(jù)（詳見表3.2）。此外，Harris和Young（1983）[101]以及Pil

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