latex
نقدم قياسات التداخل البقعي الجديدة لموقع Linus، القمر التابع للكويكب (22) Kalliope، والتي أُجريت باستخدام تلسكوب C2PU-Epsilon بقطر 1 م في Plateau de Calern، فرنسا. أُجريت الملاحظات في النطاق المرئي باستخدام كاميرا التداخل البقعي PISCO. حصلنا على 122 قياسًا في فبراير – مارس 2022 وأبريل 2023، بمتوسط عدم يقين يقارب 10 ميليثانية قوسية على الفصل الزاوي.
يُصنّف الكويكب الرئيسي (22) كاليوبي ضمن الفئة M، ويُعتقد أنه مشابه للنيازك الحديدية (1989aste.conf.1139T, 2022A&A...665A..26M). يمتلك رفيقًا صغيرًا يُدعى لينوس، اكتُشف عام 2001 (Merline2001, Margot2001) باستخدام البصريات التكيفية على التلسكوبات الأرضية الكبيرة (CFHT بقطر 3.6 م وKeck بقطر 10 م). أجرى عدة باحثين قياسات فلكية لموقع لينوس باستخدام تقنيات مختلفة (التصوير بالبصريات التكيفية، الاحتجاب النجمي، التداخل البقعي)، مما أفضى إلى تجميع 188 قياسًا (انظر Ferrais2022 والمراجع المذكورة فيه لمزيد من التفاصيل). دُرس مدار لينوس بواسطة عدة مؤلفين وطرق متنوعة مع زيادة عدد وجودة القياسات المتاحة (انظر 2008Icar..196..578D، 2008Icar..196...97M، Vachier2012). نُشر أحدث تحليل لأكبر مجموعة من الملاحظات بواسطة Ferrais2022، باستخدام خوارزميتين مختلفتين لتلاؤم المدار: genoid (Vachier2012) وxitau (2021A&A...653A..56B). رغم دقة نموذج شكل كاليوبي وعدم كرويته الظاهرة، فإن المدار المستخرج يتوافق مع حركة كبلرية بحتة، مما يشير إلى أن باطن الكويكب قد يكون متمايزًا. كما يتوافق المدار مع نموذج متعدد الأقطاب لشكل كاليوبي، مما يعزز فرضية التكوين المتجانس. ونظرًا إلى أن البنية الداخلية للكويكب (22) كاليوبي لا تزال غير واضحة، فإن متابعة مدار لينوس تكتسب أهمية كبيرة، إذ قد تكشف الديناميكيات على المدى الطويل عن اضطرابات بسيطة توضّح خصائص باطنه.
في هذه الدراسة، نقدم قياسات التداخل البقعي الجديدة للكويكب (22) كاليوبي باستخدام تلسكوب إبسيلون بقطر 1.04 م التابع لـCentre Pédagogique Planètes et Univers (C2PU) (Bendjoya12) الواقع في موقع كاليرن للمراقبة (مرصد كوت دازور، فرنسا؛ رمز IAU: 010). يُجهّز هذا التلسكوب بكاميرا التداخل البقعي والكورونوغراف PISCO التي توفر ملاحظات عالية الدقة في النطاق المرئي، كما وصفتها Scardia2019. خلال الثلاثين عامًا الماضية، أنتجت PISCO آلاف القياسات الفلكية للنجوم الثنائية بدقة ميليثانية قوسية؛ فأصغر فصل زاوي يمكن الوصول إليه يقارب 130 ميليثانية قوسية، والحد الأقصى للقدر الظاهري للمكون الأضعف هو \(V\simeq 15\) في ظروف رؤية جيدة (رؤية أقل من 1″).
أُجريت الملاحظات بين ديسمبر 2021 وأبريل 2023. تزامنت هذه الفترة مع ظروف استثنائية لرؤية كاليوبي في كاليرن، حيث كان في المعارضة وعند أقصى انحراف (\(\delta\simeq +34^\circ\) في بداية 2022). يُعد الزوج كاليوبي–لينوس هدفًا صعبًا للتصوير بالتداخل البقعي على تلسكوب بقطر 1.04 م، بسبب قدره الظاهري (\(V>11\)) والفارق الكبير في القدر مع قمره (\(\Delta V\simeq 4\)). غالبًا ما كان خارج نطاق أدواتنا، لكن خلال الفترة 2021–2023، عندما بلغ قدره الظاهري \(V\simeq 11\) والفصل الزاوي المتوقع بين 100 mas و700 mas، أصبح متاحًا لـPISCO، فقمنا بمحاولة الملاحظات.
أُجريت أربع جولات ملاحظة خلال 30–31 ديسمبر 2021؛ 10–20 فبراير 2022؛ 21–25 مارس 2022؛ و5–19 أبريل 2023. أسفرت الجولة الأولى عن 19 قياسًا فلكيًا لموقع لينوس بالنسبة لكاليوبي، نُشرت في Ferrais2022، وكانت أول ملاحظات ناجحة للزوج باستخدام PISCO. بذلك، يُعد C2PU أصغر تلسكوب تمكن من إجراء قياس فلكي مباشر لقمر كويكب. نقدم هنا نتائج الجولات الثلاث الأخرى وتحديد الموقع الدقيق للينوس.
أُجريت الملاحظات باستخدام جهاز PISCO المزود بكاشف EMCCD مضاء من الخلف من ANDOR (iXon Ultra 897 في عام 2022، iXon Ultra 888 في عام 2023). تُسجل مكعبات تحتوي على \(\sim 15\,000\) صورة بزمن تعريض قصير لتجميد الاضطرابات الجوية. سُجلت الصور دون استخدام مرشح عبر كامل النطاق المرئي (الطول الموجي المركزي \(\lambda=550\) nm، عرض النطاق \(\Delta\lambda=500\) nm) بزمن تعريض قدره 100 ms. تُعد هذه المدة طويلة نسبيًا مقارنةً بزمن تماسك الاضطراب (عادةً 5–20 ms)، لكنها تمثل حلًا وسطًا بين ضعف الإشارة في الإطارات القصيرة وفقدان المعلومات في الإطارات الطويلة. كانت دقة العينة المكانية 54.8±0.4 mas/بكسل في عام 2022، و44.3±0.3 mas/بكسل في 2023.
لكل قياس، رصدنا نجمًا مرجعيًا قريبًا بنفس درجة سطوع كاليوبي أو أكثر قليلًا. تمت معالجة البيانات بتقنية التداخل البقعي لـLabeyrie70، حيث استُخلصت دوال رؤية ثنائية الأبعاد ودوال الارتباط الذاتي (AC)، كما هو موضح في الشكل 1. يُظهر AC قمة مركزية مشرقة وقمتين ثانويتين أصغر؛ مواقع هذه القمم توفر متجه الموقع للرفيق، وُقيس باستخدام برنامج تفاعلي يبني نموذجًا ويطرح الخلفية المتبقية (Scardia2007). ومع ذلك، يظل هناك لُبس مقداره 180^\circ نظرًا لتماثل القمتين الثانويتين. ولحل هذا اللُبس عادةً ما تُستخدم تقنيات بقع ضوئية بديلة (Aristidi97, Bagnuolo88, KnoxThomson74)، لكنها لم تكن فعالة هنا بسبب انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء؛ لذا قارنا المواقع المرصودة مع المتوقعة واخترنا الأقرب.
أجرينا ما مجموعه 151 رصدًا للنظام، منها 122 كانت ناجحة وقدمت قياسات فلكية دقيقة للينوس. كان موقع كاليوبي في السماء مثاليًا (كمية الهواء أقل من 1.5 معظم الوقت)، لكن واجهتنا فترات من الرياح القوية ورؤية سيئة (>2″)، مما جعل الاكتشاف صعبًا أو مستحيلًا أحيانًا. كذلك، في فبراير 2022 وأوائل أبريل 2023 كنا قريبين من اكتمال القمر، مما رفع الخلفية السماوية وأثر على عملية الرصد.
يُقدَّم تحديد الموقع الدقيق للينوس بالنسبة لكاليوبي في فبراير–مارس 2022 وأبريل 2023 في الجدول 1. يبلغ متوسط الخطأ الرسمي ≃10 mas (≃0.2 بكسل)، وهو مشتق من تحديد مراكز قمم الارتباط الذاتي (Scardia2007). لاحظ أن قرص كاليوبي لم يكن محسومًا وقت الملاحظات (قطره الزاوي ≤100 mas).
نعرض بقايا القياسات في الجدول 2 مع التنبؤات من المدار الكبلري الذي قدمه Ferrais2022. القيم المتوسطة الحسابية هي \(\langle X_{O-C}\rangle=-2.6\) mas و\(\langle Y_{O-C}\rangle=-1.8\) mas، حيث تمثل X وY الإحداثيات الفارقية ("لينوس ناقص كاليوبي") على طول خط الاستواء والميل، على التوالي، والرمزان O وC المواقع المرصودة والمحسوبة. هذه القيم أصغر بكثير من عدم اليقين في القياس، مما يدل على توافق ممتاز بين حل المدار لـFerrais2022 وهذه الملاحظات الجديدة. يظهر التشتت (الانحراف المعياري) للبقايا σX,O-C=17.9 mas وσY,O-C=13.8 mas. قد تبدو هذه القيم كبيرة مقارنةً ببقايا RMS المنشورة في الجدول 2 من (Ferrais2022)، ولكن معظم القياسات المدرجة هناك أُجريت باستخدام تلسكوبات بقطر ≥8 م. مع ذلك، تبقى بقايانا أصغر بكثير من الدقة الزاوية لتلسكوب 1 م في النطاق المرئي (≈130 mas) ومقياس البكسل (≈45–50 mas/بكسل).
تُظهر المواقع المقاسة على المحورين \(X\) و\(Y\) مقارنةً بالمسار الظاهري المتوقع (ephemeris) للجولات 2022 و2023. في 2022، لوحظ المدار بزاوية عرضية صغيرة ولم يتم فصل الزوج عندما اقترب لينوس من الحضيض (الفصل الزاوي ≃100 mas)، لذا جُمعت معظم القياسات حين كان لينوس قريبًا من أقصى فصله الزاوي. في 2023، ظهر المدار تقريبًا من القطب، فكان من الأسهل قياس الفلك الدقيق بفضل الفصل الزاوي الثابت. يتناسب المدار جيدًا مع نقاط البيانات على محور Y، كما أن التوافق على محور X جيد رغم بعض الاختلافات خلال مارس 2022 (مما رفع الانحراف المعياري للبقايا على X مقارنةً بـY). قد تنتج هذه الاختلافات عن شوائب في دوال AC البقعية؛ إذ كانت قممها الثانوية ضعيفة وقابلة للالتقاط بالضوضاء. من الممكن أيضًا أن يحتاج حل المدار إلى تحسين، مما يستدعي مزيدًا من الملاحظات في المستقبل. ستكون هناك ظروف مناسبة لرصد كاليوبي من نصف الكرة الشمالي مرة أخرى في 2026 و2031، وتتكرر كل ∼5 سنوات بعد ذلك.
عرضنا هنا قياسات فلكية جديدة للقمر Linus، القمر التابع لـ(22) كاليوبي، باستخدام التداخل البقعي على تلسكوب C2PU بقطر 1.04 م. تكمل مجموعة بياناتنا المكونة من 122 قياسًا البيانات المنشورة البالغ عددها 188 في (Ferrais2022)، مضيفةً 16 شهرًا إلى التغطية الزمنية. تتوافق النتائج مع الحل المداري المنشور، إذ يبلغ متوسط البقايا أقل من 3 mas.
رصد قمر تابع لكويكب باستخدام تلسكوب بقطر 1 م تحدٍ كبير، لكنه ممكن؛ ما يشجعنا على مواصلة محاولات الرصد المستقبلية. الفائدة الرئيسية من تلسكوب صغير مثل C2PU تكمن في إمكانية المتابعة الممتدة وإجراء رصد مستمر للفلك الثنائي للكويكبات. في حالة (22) كاليوبي، يفتح هذا آفاق دراسة طويلة الأمد لديناميكياته وتقييد بنيته الداخلية بشكل أفضل.
يود المؤلفون أن يشكروا ب. تانجا من مختبر لاغرانج (مرصد كوت دازور) للسماح لنا باستخدام كاميرا أندور إكسون ألترا 897 مع PISCO. شكرًا أيضًا لـف. فاشييه من المركز الدولي لعلم الفلك الحسابي (مرصد باريس) للمناقشات المفيدة حول الحل المداري، ولـد. بونو (مرصد كوت دازور) على اقتراحاته حول المخطوطة. اعتمدت هذه الأبحاث على أدوات المرصد الافتراضي: 1 (2009-EPSC-Berthier)، 2 (2023A&A...671A.151B)، و3، وهي حزمة بايثون الأساسية المطورة من قبل المجتمع ونظام بيئي من الأدوات والموارد الفلكية (astropy:2013, astropy:2018, astropy:2022). شكرًا لجميع المطورين والمحافظين.
البيانات الأساسية لهذه الدراسة متاحة في هذه المقالة ضمن الجدول 1.