latex
نُقَدِّم قياسات سبيكل جديدة لموقع Linus، القمر الصناعي للكويكب (22) Kalliope، والتي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب C2PU-Epsilon بقطر 1m في Plateau de Calern، فرنسا. أُجريت الملاحظات في النطاق المرئي باستخدام كاميرا السبيكل PISCO. حصلنا على 122 قياسًا في فبراير - مارس 2022 وأبريل 2023، بمتوسط عدم يقين يقارب 10 ميلي ثانية قوسية على الفصل الزاوي.
يُصنَّف الكويكب الرئيسي (22) كاليوبي ضمن الفئة M، ويُعتقد أنه مشابه للنيازك الحديدية (1989aste.conf.1139T, 2022A&A...665A..26M). يمتلك رفيقًا صغيرًا يُدعى لينوس، تم اكتشافه عام 2001 (Merline2001, Margot2001) باستخدام البصريات التكيفية على التلسكوبات الأرضية الكبيرة (3.6m CFHT و10m Keck). منذ ذلك الحين، قياس عدة باحثين مواقع لينوس فلكيًا باستخدام تقنيات مختلفة (التصوير بالتكيفي، الاحتجاب النجمي، التداخل النقطي)، مما أدى إلى تجميع 188 قياسًا (انظر Ferrais2022 والمراجع المذكورة فيه لمزيد من التفاصيل). دُرس مدار لينوس بواسطة عدة مؤلفين وطرق مختلفة 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 تمثيل شكل كاليوبي بشكل دقيق وعدم كرويته البارزة، فإن المدار المستخلص متوافق مع حركة كبلرية بحتة، مما يشير إلى أن باطن الكويكب قد يكون متمايزًا. يتوافق المدار أيضًا مع نموذج متعدد الأقطاب لشكل كاليوبي، مما يعزز فرضية تكوين متجانس. ونظرًا لأن البنية الداخلية لـ(22) كاليوبي لا تزال غير واضحة، فإن مراقبة مدار لينوس تبقى مهمة للغاية إذ قد تكشف الديناميكيات طويلة المدى عن اضطرابات بسيطة تكشف عن خواص الباطن.
في هذه الدراسة، نقدم قياسات نقطية جديدة لـ(22) كاليوبي باستخدام تلسكوب إبسيلون (قطر 104 سم) التابع لمرفق Centre Pédagogique Planètes et Univers (C2PU) (Bendjoya12) الواقع في موقع المراقبة كاليرن (مرصد كوت دازور، فرنسا، رمز IAU: 010). يُجهّز هذا التلسكوب بكاميرا التداخل البؤري والكورونوغراف PISCO التي توفر ملاحظات عالية الدقة في النطاق المرئي، كما وَصفتها Scardia2019. خلال الثلاثين عامًا الماضية، أنتجت PISCO آلاف القياسات الفلكية للنجوم الثنائية بدقة ميلي ثانية قوسية؛ فأصغر فصل زاوي يمكن الوصول إليه يقارب 130 ميلي ثانية 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 النقطي على تلسكوب بقطر 1.04 م بسبب قدره الظاهري (\(V > 11\)) والفارق الكبير في القدر مع قمره (\(\Delta V\simeq 4\)). غالبًا ما يكون خارج نطاق أدواتنا، ولكن خلال الفترة 2021-2023، عندما بلغ قدره الظاهري \(V\simeq 11\) والفصل الزاوي المتوقع بين 100 \(\mathrm{mas}\) و700 \(\mathrm{mas}\)، 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، وهي 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 بدون استخدام مرشح عبر كامل النطاق المرئي (الطول الموجي المركزي \(\lambda = 550\)nm، عرض النطاق \(\Delta\lambda= 500\)nm) بزمن تعريض قدره 100ms. تُعد هذه المدة طويلة نسبيًا مقارنة بزمن تماسك الاضطراب (عادة 5–20ms)، لكنها تمثل حلًا وسطًا بين ضعف الإشارة في الإطارات القصيرة وفقدان المعلومات في الإطارات الطويلة. كانت دقة العينة المكانية 54.8\(\pm\)0.4 mas/بكسل في عام 2022، و44.3\(\pm\)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 لـLabeyrie (Labeyrie70)، حيث استُخلصت دوال رؤية ثنائية الأبعاد ودوال الارتباط الذاتي (AC)، كما هو موضح في الشكل 1. يُظهر AC قمة مركزية مشرقة وقمتين ثانويتين أصغر. توفر مواقع هذه القمم الثانوية متجه الموقع للرفيق، وُقيس باستخدام برنامج تفاعلي يبني نموذجًا ويُطرح الخلفية المتبقية (Scardia2007). ومع ذلك، يظل هناك لُبس مقداره 180^\circ نظرًا لتماثل القمتين الثانويتين. لحل 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 للفلك الدقيق للينوس. كان موقع كاليوبي في السماء مثاليًا (كتلة الهواء أقل من 1.5 معظم الوقت)، لكن واجهتنا فترات من الرياح القوية ورؤية سيئة (>2″) مما صعّب الاكتشاف أو جعله مستحيلًا أحيانًا. كذلك، في فبراير 2022 وأوائل أبريل 2023 كنا قريبين من القمر المكتمل مما رفعت الخلفية السماوية وأثرت على الرصد.
يُقدَّم تحديد الموقع الدقيق للينوس بالنسبة لكاليوبي في فبراير-مارس 2022 وأبريل 2023 في الجدول 1. يبلغ متوسط الخطأ الرسمي ≃10mas (≃0.2 بكسل) وهو مشتق من تحديد مراكز قمم الارتباط الذاتي (Scardia2007). لاحظ أن قرص كاليوبي لم يكن محلولًا وقت الملاحظات (قطره الزاوي ≤100mas).
نقدم 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 \(\sigma_{X,O-C}=17.9\,\mathrm{mas}\) و\(\sigma_{Y,O-C}=13.8\,\mathrm{mas}\). قد تبدو هذه القيم كبيرة مقارنةً ببقايا RMS المنشورة في الجدول 2 من (Ferrais2022)، ولكن معظم القياسات المدرجة هناك أُجريت باستخدام تلسكوبات بقطر ≥8م. مع ذلك، تبقى بقايانا أصغر بكثير من الدقة الزاوية لتلسكوب 1م في النطاق المرئي (≈130mas) ومقياس البكسل (≈45–50mas/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 يُحل الزوج عندما اقترب لينوس من الحضيض (الفصل الزاوي ≃100mas). 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 ملاحظة 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 لينوس، القمر الصناعي 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 3mas.
رصد قمر صناعي لكويكب باستخدام تلسكوب بقطر 1m تحدٍ كبير، لكنه ممكن؛ ما يشجعنا على مواصلة محاولات الرصد المستقبلية. الفائدة الرئيسة 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 لـ ف. فاشييه من المركز الدولي لعلم الفلك الحسابي (مرصد باريس) للمناقشات المفيدة حول الحل المداري، ولـ د. بونو (مرصد كوت دازور) على اقتراحاته حول المخطوطة. استخدمت هذه البحوث أدوات المرصد الافتراضي، 1 (2009-EPSC-Berthier) و2 (2023A&A...671A.151B), و3، حزمة بايثون الأساسية المطورة من قبل المجتمع ونظام بيئي من الأدوات والموارد لعلم الفلك (astropy:2013, astropy:2018, astropy:2022). شكرًا لجميع المطورين والمحافظين.
البيانات الأساسية لهذه المقالة متاحة في المقالة (الجدول 1).