小行星
小行星是绕太阳运行的小型岩石天体,主要位于火星和木星之间的“小行星带”区域。像行星一样,小行星不会自己发光;我们看到的是它们表面反射的太阳光。太阳系中存在着上百万的小行星,大小从几英尺到最大的几个跨越数百英里。所有小行星的总质量小于地球的月亮。大多数小行星的形状不规则或有撞击坑。当小行星围绕太阳运动时,它们会旋转和滚动,从而导致从地球观测到它们的亮度会发生变化,使它们成为一类特殊的光变天体。
根据它们的成分和光谱测量,小行星可以被分为三个主要类别。这些类别与它们距离太阳形成的远近以及它们反射的光的比例或它们的反照率有关。
433 爱神星
433 爱神星,或简称爱神星,被发现于1989年8月13日,是第一个被发现的近地天体。在100年后的2000年,爱神星成为第一个被人类航天器(NEAR-Shoemaker)环绕并着陆的小行星。爱神星是一个长条形的小行星,平均直径16.4千米。作为参考,这个直径大约是纽约市曼哈顿岛长度(21.6千米)的四分之三,或者是珠穆朗玛峰高度(8.85千米)的两倍。爱神星绕太阳运行的轨道为椭圆形,周期大约是643天。爱神星在其轨道上最接近地球的距离约为6000万千米。
以下是一段2016年8月30日爱神星观测的声音化视频。视频中播放的242次观测覆盖了不到5小时的时间,每个时间间隔对应于一分钟,这段总视频长为32秒。因为观测的精度非常高,所以亮度变化曲线也很光滑。在视频中,爱神星的反射亮度稳步增加、减少,然后再次增加,在H波段11.85等和11.5等之间振荡。这段视频扫过时间(x轴)并根据星等(y轴)调节音调。较低音调代表更暗的星等。
下一个视频是爱神星的相位光变曲线。当它的不规则形状在太空中翻滚时,爱神星每5.27小时完成一次旋转,并且在每个周期内其亮度变化相当平滑。我们绘制了两个完整的相位,相当于地球上的10.5小时。每一个周期包含从最亮到最暗,再到次亮次暗,再回到最亮的过程。从最亮到最暗的过程,亮度的区别只有0.01星等,而且很难测量。当你看这段视频的时候想象爱神星在翻滚。首先,我们看到的是它最长的一面,所以这时候它是最亮的。当它旋转的时候,越来越少的面积被观测到,所以它的亮度降低。之后像这样持续光变。这段视频扫过相位(x轴)根据星等(y轴)调节音调。较低音调代表更暗的星等。
以下是爱神星的光谱。爱神星是一个S型小行星,这意味着它的光谱显示出一个富含硅酸盐的石质表面。光谱在大约7400埃的位置达到峰值,对应于深红色,并且相对平滑,没有很强的吸收或者发射线。这段视频扫过波长(x轴)并根据由光流量或强度测量的亮度(y轴)调节音调,从波长的蓝端4350埃移动到红端9000埃。较低的音调代表较弱的光流量。
爱神星的光变曲线来自于小行星测光光变数据库(ALCDEF),数据来自于Warner 2017(链接)。
爱神星的光谱来自于SMASS: Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey, 更具体来说来自于:
Rivkin, A. S., Binzel, R. P., Sunshine, J., Bus, S. J., Burbine, T. H., and Saxena, A. (2004).
"Infrared spectroscopic observations of 69230 Hermes (1937 UB): possible unweathered endmember among ordinary chondrite analogs."
Icarus 172, 408-414.