مُلَخَّص
نُقَدِّم قياسات سبيكل (التداخل البُقعي) جديدة لموضع Linus، التابع للكويكب (22) Kalliope، والمُتحصَّل عليها باستخدام تلسكوب C2PU-Epsilon بقطر \(1\,\mathrm{m}\) على هضبة كاليرن (Plateau de Calern) في فرنسا. أُجريت الملاحظات في النطاق المرئي باستخدام كاميرا السبيكل PISCO. حصلنا على 122 قياسًا خلال فبراير–مارس 2022 وأبريل 2023، بمتوسط عدم يقين يناهز \(10\,\mathrm{mas}\) على الفصل الزاوي.
مُقَدِّمَة
يُصنَّف الكويكب (22) كاليوبي ضمن صنف M، ويُعتقَد أنّه مشابه للنيازك الحديدية (1989aste.conf.1139T، 2022A&A...665A..26M). يمتلك تابعًا صغيرًا يُدعى لينوس، اكتُشف عام 2001 (Merline2001، Margot2001) باستخدام البصريات التكيفية على تلسكوبات أرضية كبيرة CFHT بقطر \(3.6\,\mathrm{m}\) وKeck بقطر \(10\,\mathrm{m}\). منذ ذلك الحين، قاس عدد من الباحثين المواضع الفلكية للينوس بتقنيات متعددة (التصوير التكيفي، الاحتجاب النجمي، والتداخل البُقعي)، ما أسفر عن تجميع 188 قياسًا (انظر Ferrais2022 والمراجع الواردة فيه). دُرس مدار لينوس بواسطة عدد من المؤلفين وبطرائق مختلفة مع تزايد عدد وجودة القياسات المتاحة (انظر 2008Icar..196..578D، 2008Icar..196...97M، Vachier2012). وأُنجز أحدث تحليل لأكبر مجموعة من الملاحظات في Ferrais2022، باستخدام خوارزميّتَي ملاءمة مدارية مختلفتَين هما genoid (Vachier2012) وxitau (2021A&A...653A..56B). على الرغم من النمذجة الدقيقة لشكل كاليوبي ولاكرويّته البارزة، فإن المدار المستخلص متوافق مع حركة كبلرية بحتة، ما يوحي بأن باطن الكويكب قد يكون مُتَمايِزًا. كما يتوافق المدار مع نموذج متعدِّد الأقطاب لشكل كاليوبي، وهو ما يعزِّز فرضية بُنية متجانسة نسبيًّا. وبما أنّ البنية الداخلية لـ(22) كاليوبي لا تزال غير محسومة، فإن رصد مدار لينوس يظلّ مهمًّا، إذ قد تُظهِر الديناميكيات طويلة الأمد اضطراباتٍ طفيفة تكشِف عن خصائص الباطن.
في هذه الدراسة، نعرض قياساتٍ بُقعية جديدة لـ(22) كاليوبي باستخدام تلسكوب إبسيلون (قطر 104 سم) التابع لمرفق Centre Pédagogique Planètes et Univers (C2PU) (Bendjoya12) الواقع في موقع الرصد كاليرن (مرصد كوت دازور، فرنسا؛ رمز IAU: 010). يُجهَّز هذا التلسكوب بكاميرا التداخل البُقعي والكورونوغراف PISCO التي تُتيح ملاحظات عالية الدقة في النطاق المرئي، كما وُصفت في Scardia2019. وعلى مدار الثلاثين عامًا الماضية، أنتجت PISCO آلاف القياسات الفلكية للنجوم الثنائية بدقة من رتبة المللي ثانية القوسية؛ فأصغر فصل زاوي متاح يقارب \(130\,\mathrm{mas}\)، والحد الأقصى للقدر الظاهري (للمكوِّن الأضعف) هو \(V\simeq 15\) في ظروف رؤية جيّدة (رؤية أفضل من 1″).
أُجرِيت الملاحظات بين ديسمبر 2021 وأبريل 2023. وقد تزامنت هذه الفترة مع ظروف استثنائية لرصد كاليوبي من كاليرن، إذ كان في وضع التقابل وعند انحراف عظيم \(\delta\simeq +34^\circ\) في مطلع 2022. يُعَدّ الزوج كاليوبي–لينوس هدفًا صعبًا للتداخل البُقعي على تلسكوبٍ بقطر \(1.04\,\mathrm{م}\) بسبب قدره الظاهري \(V > 11\) والفارق الكبير في القدر مع تابعه \(\Delta V\simeq 4\). وغالبًا ما يكون خارج نطاق أدواتنا، غير أنّه خلال الفترة 2021–2023، حين بلغ قدره الظاهري \(V\simeq 11\) وكان الفصل الزاوي المتوقَّع بين \(100\,\mathrm{mas}\) و\(700\,\mathrm{mas}\)، أصبح متاحًا لـPISCO فشرعنا في رصده.
أُجريت أربع حملات رصد خلال 30–31 ديسمبر 2021؛ 10–20 فبراير 2022؛ 21–25 مارس 2022؛ و5–19 أبريل 2023. أسفرت الحملة الأولى عن 19 قياسًا فلكيًّا لموضع لينوس بالنسبة إلى كاليوبي، وقد نُشرت في Ferrais2022 بوصفها أول ملاحظات ناجحة لهذا الزوج باستخدام PISCO. وبذلك يُعد C2PU أصغر تلسكوب تمكّن من إجراء قياسٍ فلكي مباشر لتابع كويكب. نعرض هنا نتائج الحملات الثلاث الأخرى وتحديد الموضع الدقيق للينوس.
الملاحظات ومعالجة البيانات
أُجريت الملاحظات باستخدام PISCO المزوَّدة بكاشف EMCCD مُضاءٍ خلفيًّا من ANDOR (iXon Ultra 897 في عام 2022، وiXon Ultra 888 في عام 2023). تُسجَّل مكعّبات تحتوي على \(\sim 15\,000\) صورة بزمن تعريضٍ قصير لتجميد اضطراب الغلاف الجوي. سُجِّلت الصور دون مرشح عبر كامل النطاق المرئي (الطول الموجي المركزي \(\lambda = 550\,\mathrm{nm}\)، وعرض النطاق \(\Delta\lambda = 500\,\mathrm{nm}\)) بزمن تعريض قدره \(100\,\mathrm{ms}\). تُعدّ هذه المدة طويلة نسبيًّا مقارنة بزمن تماسك الاضطراب (عادةً 5–\(20\,\mathrm{ms}\))، لكنها تمثّل حلًّا وسطًا بين ضعف الإشارة في الإطارات القصيرة وفقدان المعلومات في الإطارات الطويلة. كانت دقة العيّنة المكانية \(54.8\pm 0.4\,\mathrm{mas\,px^{-1}}\) في عام 2022، و\(44.3\pm 0.3\,\mathrm{mas\,px^{-1}}\) في 2023.
لكل قياس، رُصِد نجمٌ مرجعي قريب في السماء ومماثل أو أشدّ سطوعًا من كاليوبي. عولجت البيانات بتقنية التداخل البُقعي لـLabeyrie (Labeyrie70)، حيث استُخلصت دوال الرؤية ثنائية الأبعاد ودوال الارتباط الذاتي (AC)، كما هو موضَّح في الشكل 1. تُظهر دالة الارتباط الذاتي قمةً مركزيةً ساطعة وقمتين ثانويتين أصغر. وتوفِّر مواضع القمتين الثانويتين متجه موضع التابع، ويُقاس بواسطة برنامجٍ تفاعلي يُركِّب نموذجًا ويطرح الخلفية المتبقية (Scardia2007). مع ذلك، يبقى هناك لُبسٌ مقداره \(180^\circ\) بفعل تماثل القمتين الثانويتين. ولحل هذا اللُّبس تُستعمل عادةً تقنياتُ طورٍ بديلة في التداخل البُقعي (Aristidi97، Bagnuolo88، KnoxThomson74)، لكنها لم تكن فعّالة هنا بسبب انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء. لذلك، قارنّا المواضع المرصودة بالمتوقَّعة من المدار واخترنا الأقرب.
أجرينا بالمجموع 151 رصدًا للنظام، كان 122 منها ناجحًا وأسفر عن قياساتٍ فلكية دقيقة للينوس. كان موضع كاليوبي في السماء مواتِيًا (كتلة هوائية أقل من 1.5 في معظم الوقت)، لكن اعترضتنا فتراتٌ من رياحٍ قوية ورؤية ضعيفة \(>2^{\prime\prime}\)، ما صعَّب الاكتشاف أو جعله متعذِّرًا أحيانًا. كذلك، في فبراير 2022 وبدايات أبريل 2023 كنّا قريبين من اكتمال القمر، فازدادت الخلفية السماوية وتراجعت جودة الرصد.
يُقدَّم تحديد الموضع الدقيق للينوس بالنسبة إلى كاليوبي خلال فبراير–مارس 2022 وأبريل 2023 في الجدول 1. يبلغ متوسط الخطأ الرسمي \(\simeq 10\,\mathrm{mas}\) (أي \(\simeq 0.2\) بكسل)، وهو مشتقٌّ من تحديد مراكز قمم الارتباط الذاتي (Scardia2007). نُشير إلى أنّ قرص كاليوبي لم يكن مُفصولًا وقت الملاحظات (قطره الزاوي \(\leq 100\,\mathrm{mas}\)).
نقدّم بقايا القياسات في الجدول 2 مقارنةً بتنبؤات المدار الكبلري المنشور في Ferrais2022. والمتوسِّط الحسابي هو \(\langle X_{O-C}\rangle=-2.6\,\mathrm{mas}\) و\(\langle Y_{O-C}\rangle=-1.8\,\mathrm{mas}\)، حيث تمثّل \(X\) و\(Y\) الإحداثيات الفارقية ("لينوس ناقص كاليوبي") في المطلع المستقيم والميل، على التوالي، و\(O\) و\(C\) هما المواضع المرصودة والمحسوبة. هذه القيم أصغر بكثير من لايقين القياس، ما يدل على توافقٍ ممتاز بين حل المدار في Ferrais2022 وهذه الملاحظات الجديدة. ويبلغ تشتّت البقايا (الانحراف المعياري) \(\sigma_{X,O-C}=17.9\,\mathrm{mas}\) و\(\sigma_{Y,O-C}=13.8\,\mathrm{mas}\). وقد تبدو هذه القيم كبيرةً مقارنةً بقيم جذر متوسط مربعات البقايا المنشورة في الجدول 2 من Ferrais2022، لكن معظم القياسات هناك أُجريت بتلسكوباتٍ ذات أقطار \(\geq 8\,\mathrm{م}\). ومع ذلك تبقى بقاياُنا أصغر بكثير من حدّ الدقة الزاوية لتلسكوبٍ بقطر \(1\,\mathrm{م}\) في النطاق المرئي (\(\approx 130\,\mathrm{mas}\)) ومن مقياس البكسل (\(\approx 45\text{–}50\,\mathrm{mas\,px^{-1}}\)).
تُظهِر المواضعُ المقاسةُ على المحورين \(X\) و\(Y\) توافقًا جيّدًا مع المواضع الظاهرية المتوقَّعة (Ephemerides) لحملتي 2022 و2023. ففي 2022 شوهد المدار من منظور مائل بزاوية عرضية صغيرة، ولم يُفصَل الزوج عندما اقترب لينوس من الحضيض المداري (فصل زاوي \(\simeq 100\,\mathrm{mas}\))، لذا جُمعت معظم القياسات حين كان لينوس قريبًا من أقصى فصله الزاوي. أمّا في 2023 فبدا المدار تقريبًا من القطب، فكان قياس الفلك الدقيق أسهل بفضل الفصل الزاوي الأكثر ثباتًا. ويتلاءم المدار جيّدًا مع نقاط البيانات على محور \(Y\)؛ كما أنّ التوافق على محور \(X\) جيّد أيضًا، مع ملاحظة بعض الفروق في مارس 2022 (ما رفع الانحراف المعياري للبقايا على \(X\) مقارنةً بـ\(Y\)). قد تعود هذه الفروق إلى شوائب في دوال الارتباط الذاتي البُقعية، إذ كانت قممها الثانوية ضعيفةً وقابلةً للتلوّث بالضوضاء. ومن الممكن كذلك أن يحتاج حل المدار إلى تحسين، ما يستدعي مزيدًا من الملاحظات مستقبلًا. وستكون ظروف رصد مناسبة من نصف الكرة الشمالي متاحةً مجددًا في 2026 و2031، وتتكرّر كل \(\sim 5\) سنواتٍ بعد ذلك.
الخلاصة
عرضنا قياساتٍ فلكيةً جديدةً للتابع لينوس، القمر الصناعي لـ(22) كاليوبي، بالاعتماد على التداخل البُقعي باستخدام تلسكوب C2PU بقطر \(1.04\,\mathrm{م}\). وتُكمل مجموعة بياناتنا المؤلّفة من 122 قياسًا البياناتِ المنشورةَ (188 قياسًا) في Ferrais2022، مُضيفةً نحو 16 شهرًا إلى التغطية الزمنية. وتأتي النتائج متوافقةً مع الحلّ المداري المنشور، إذ يبلغ متوسط البقايا أقل من \(3\,\mathrm{mas}\).
إنّ رصد قمرٍ صناعي لكويكب باستخدام تلسكوبٍ بقطر \(1\,\mathrm{م}\) تحدٍّ كبير، لكنه ممكن؛ وهذا ما يشجّعنا على مواصلة محاولات الرصد المقبلة. وتتمثّل الفائدةُ الرئيسة لتلسكوبٍ صغير مثل C2PU في إمكان الاستمرارية والمتابعة الممتدّة لرصد الفلك الثنائي للكويكبات. وفي حالة (22) كاليوبي، يفتح ذلك آفاقَ دراسةٍ طويلة الأمد لديناميكياته وتقييد بنيته الداخلية على نحوٍ أفضل.
الشكر والتقدير
يودّ المؤلفون أن يشكروا ب. تانغا من مختبر لاغرانج، مرصد كوت دازور، لإتاحة استخدام كاميرا ANDOR iXon Ultra 897 مع PISCO. شكرًا أيضًا لف. فاشييه من المركز الدولي لعلم الفلك الحسابي (مرصد باريس) على مناقشاته المفيدة حول الحلّ المداري، ولِد. بونو (مرصد كوت دازور) على اقتراحاته بشأن المخطوطة. استند هذا العمل إلى أدوات المرصد الافتراضي 1 (2009-EPSC-Berthier) و2 (2023A&A...671A.151B)، وإلى 3، وهي الحزمة الأساسية بلغة بايثون المطوّرة من المجتمع ونظامٌ بيئي من الأدوات والموارد لعلم الفلك (astropy:2013, astropy:2018, astropy:2022). الشكر موصول لجميع المطوّرين والمُشرفين.
بيان توافر البيانات
البيانات الأساسية لهذا المقال متاحة ضمنه (الجدول 1).