مُلَخَّص

نُقَدِّم قياسات سبيكل جديدة لموقع Linus، القمر التابع للكويكب (22) Kalliope، والتي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب C2PU-Epsilon بقطر 1 متر في Plateau de Calern، فرنسا. أُجرِيَت الملاحظات في النطاق المرئي باستخدام كاميرا السبيكل PISCO. حصلنا على 122 قياسًا في فبراير–مارس 2022 وأبريل 2023، بمتوسط دقّة يقترب من 10 ميلي ثانية قوسيّة للانفصال الزاوي.

مُقَدِّمَة

يُصنَّف الكويكب في الحزام الرئيس (22) كاليوبي ضمن النوع الطيفي M، ويُعتقَد ارتباطه بالنيازك الحديديّة (1989aste.conf.1139T, 2022A&A...665A..26M). وله قمر صغير يُسمّى لينوس، وقد اكتُشف عام 2001 (Merline2001, Margot2001) باستخدام البصريات التكيُّفية على التلسكوبات الأرضيّة الكبيرة (مرصد CFHT بقطر 3.6 م وتلسكوب Keck بقطر 10 م). منذ ذلك الحين، جُمِعت مواضع لينوس الفلكية من عدّة دراسات استُخدمت فيها تقنيات مختلفة (التصوير بالبصريات التكيُّفية، الاحتجاب النجمي، التداخل النُّقطي)، ما أسفر عن رصد 188 موضعًا (Ferrais2022). وقد دُرس مدار لينوس مرارًا باستخدام نماذج وطرائق متعددة لتحليل الحركة (2008Icar..196..578D, 2008Icar..196...97M, Vachier2012). أمّا أحدث تحليل، المستند إلى المجموعة الكاملة من الملاحظات، فتم نشره في (Ferrais2022)، حيث أُحسِن المدار باستخدام خوارزميتين مختلفتين (Vachier2012 و2021A&A...653A..56B). رغم أن شكل (22) كاليوبي مُنمذج جيدًا ويختلف عن الشكل الكروي بشكل ملحوظ، فإن المدار المحسوب يتوافق إلى حدٍّ كبير مع حركة كِبلريّة خالصة، ما يوحي بغياب اضطرابات محسوسة من العزم الرباعي وبِالتالي بتوزيع داخلي مُتجانِس (Ferrais2022). علاوةً على ذلك، يتماشى المدار أيضًا مع نموذج متعدّد الأقطاب لشكل كاليوبي، ما يدعم الاستنتاج نفسه (Ferrais2022). وبما أنّ البنية الداخليّة لـ(22) كاليوبي لا تزال غير مُحَدَّدة تمامًا، فإن رصد مدار لينوس يحمل أهميّة كبيرة، إذ يمكن للديناميكا طويلة الأمد للنظام أن تكشف عن اضطرابات دقيقة ناتجة عن البنية الداخليّة للكويكب.

في هذه الدراسة، نُقدِّم رُصودًا بالتداخل النُّقطي لـ(22) كاليوبي باستخدام تلسكوب إبسيلون (قطره 104 سم) التابع لمركز التعليم الكوكبي والكوني (C2PU) في مرصد كاليرن (مرصد كوت دازور، فرنسا، رمز الاتحاد الفلكي الدولي: 010). يُجهَّز هذا التلسكوب بكاميرا التداخل النُّقطي والكورونوغراف (PISCO) التي توفِّر قياسات فلكية عالية الدقّة في النطاق المرئي، كما وُصفت في (Scardia2019). خلال الثلاثين عامًا الماضية، أنجزت كاميرا PISCO آلاف القياسات الفلكيّة للنجوم الثنائيّة بدقّة ميلي ثانية قوسيّة، مع أصغر انفصال زاوي قابل للكشف يقارب \(130\,\mathrm{mas}\) وحدّ قدر ظاهري أقصى \(V\simeq 15\) في ظروف رؤية جيّدة (رؤية أقل من \(1^{\prime\prime}\)).

أُجرِيَت الملاحظات بين ديسمبر 2021 وأبريل 2023، وتزامنت هذه الفترة مع أفضل ظروف رؤية لكاليوبي في كاليرن، إذ كان في معارضته وعند أكبر ميل سماوي \(\delta\simeq +34^\circ\) مطلع 2022. يشكِّل الزوج كاليوبي–لينوس هدفًا صعبًا للتداخل النُّقطي على تلسكوب بقطر 1.04 م بسبب قدره الظاهري \(V>11\) والفارق في القدر مع قمره \(\Delta V\simeq 4\). رغم ذلك، ظلّ القدر الظاهري قريبًا من \(V\simeq 11\) خلال هذه الفترة، وكان الانفصال الزاوي المتوقّع \(100\,\mathrm{mas}<\rho<700\,\mathrm{mas}\) ممّا جعله مُتاحًا للمراقبة بكاميرا PISCO.

أُجرِيَت أربع جولات رصد في 30–31 ديسمبر 2021، 10–20 فبراير 2022، 21–25 مارس 2022، و5–19 أبريل 2023. أفضت الجولة الأولى إلى 19 قياسًا فلكيًا لموضع لينوس بالنسبة لكاليوبي نُشرت في (Ferrais2022)، وهي أولى الملاحظات الناجحة للزوج كاليوبي–لينوس باستخدام PISCO، ما يجعل C2PU أصغر تلسكوب يحقّق قياسًا فلكيًا مباشرًا لقمر كويكب. نقدِّم هنا نتائج الجولات الثلاث المتبقية والقياسات الفلكية الجديدة للينوس.

الملاحظات ومعالجة البيانات

أُجرِيَت الملاحظات باستخدام جهاز PISCO المُزوَّد بمستشعر EMCCD مُضاءٍ من الخلف من ANDOR (iXon Ultra 897 في 2022، وiXon Ultra 888 في 2023). سجّلنا مكعّبات تتألّف من \(\sim 15{,}000\) صورة بأزمنة تعرُّض قصيرة \((100\,\mathrm{ms})\) لتجميد الاضطرابات الجويّة. تم التصوير من دون مُرشِّح عبر النطاق المرئي الكامل \((\lambda_0=550\,\mathrm{nm},\ \Delta\lambda=500\,\mathrm{nm})\). اختير زمن التعرُّض هذا كحلّ وسط بين انخفاض الإشارة عند الأطر الأقصر وفقدان التفاصيل عند التعرُّض الأطول. كان مقياس الصورة \(54.8 \pm 0.4\,\mathrm{mas/pixel}\) في 2022، و\(44.3 \pm 0.3\,\mathrm{mas/pixel}\) في 2023.

بلغ إجمالي عدد الرُّصود 151 للنظام، منها 122 ملاحظة ناجحة قدّمت قياسات فلكية دقيقة لموضع لينوس. كان موضع كاليوبي في السماء مُلائمًا (كتلة الهواء أقل من 1.5 في معظم الأوقات)، لكنّنا واجهنا أحيانًا رياحًا قويّةً ورؤية سيّئة (أكبر من \(2^{\prime\prime}\))، ممّا صعّب اكتشاف لينوس أو حال دون تأكيده أحيانًا. كما أثّر القمر البدر في فبراير 2022 وبداية أبريل 2023 على خلفيّة السماء، مُقلِّلًا الحساسيّة في رصد الرفيق.

تُقدَّم القياسات الفلكية الدقيقة للينوس بالنسبة لكاليوبي في فبراير–مارس 2022 وأبريل 2023 في الجدول الملحق. يبلغ المتوسّط الرسمي لانحراف تحديد موضع لينوس نحو \(10\,\mathrm{mas}\) \(\left(\approx 0.2\ \mathrm{pixel}\right)\)، مُستمدًا من دقّة تحديد مراكز قمم الارتباط الذاتي (Scardia2007). نُشير إلى أنّ قرص كاليوبي لم يكن مُفكَّكًا زاويًّا وقت الملاحظات \((\leq 100\,\mathrm{mas})\).

نُقدِّم بقايا القياسات مقارنةً بالتنبؤات من المدار الكِبلري في (Ferrais2022). القيم المتوسّطة الحسابية هي \(\langle X_{O-C}\rangle=-2.6\ \mathrm{mas}\) و\(\langle Y_{O-C}\rangle=-1.8\ \mathrm{mas}\)، حيث تمثّل \(X\) و\(Y\) الإحداثيات الفارقيّة (“لينوس ناقص كاليوبي”) على محوري الشرق–الغرب (المطلع المستقيم) والشمال–الجنوب (الميل) على الترتيب، وO وC المواقع المرصودة والمحسوبة. تُظهر هذه القيم توافقًا جيّدًا جدًا مع حل المدار المنشور، حيث إن تشتُّتها \(\left(\sigma_x=17.9\,\mathrm{mas},\ \sigma_y=13.8\,\mathrm{mas}\right)\) يبقى في مستوى عدم اليقين الرصدي. ومع أنّ هذه الانحرافات تبدو أكبر من بقايا RMS لتلسكوبات بقطر 8 م (الجدول 2 في Ferrais2022)، فإنّ نتائجنا أصغر بكثير من حدّ الفصل الزاوي لتلسكوب بقطر 1 م في النطاق المرئي \(\sim 130\,\mathrm{mas}\) ومن مقياس البكسل \(\sim 45\text{--}50\,\mathrm{mas/pixel}\).

تُظهر الإحداثيات المقاسة \(X\) و\(Y\) توافقًا جيّدًا مع الشكل المداري المتوقع خلال جولات 2022 و2023. في عام 2022، كان منظور المدار حادّ الميل، فلم يُفكَّك الزوج عندما اقترب لينوس من الحضيض \(\approx 100\,\mathrm{mas}\)، لذا أُجريت معظم القياسات قرب ذروة الانفصال الزاوي. أمّا في 2023، فشوهد المدار تقريبًا من منظورٍ قطبي، فاستقرّ الانفصال الزاوي وسَهُلت القياسات الفلكية. يتوافق المدار مع نقاط البيانات في اتجاه \(Y\) (الميل)، ويظلّ جيّدًا أيضًا في اتجاه \(X\) (المطلع المستقيم)، رغم بعض التباينات في مارس 2022، وهو ما يفسّر الانحراف المعياري الأكبر في \(X\). قد تعود هذه التباينات إلى تلوّث قمم الارتباط الذاتي بالضوضاء أو إلى حاجة حل المدار لمزيدٍ من التحسين، وهو ما يتطلّب رصودًا مستقبليّة. ستتوافر ظروف مُلائمة لرصد كاليوبي مُجدّدًا في النصف الشمالي من الكرة الأرضيّة على ارتفاع عالٍ في أعوام 2026 و2031، ثمّ تقريبًا كل خمس سنوات بعدها.

الخُلاصَة

نُقدِّم قياسات فلكيّة جديدة للقمر لينوس، التابع لـ(22) كاليوبي، باستخدام التداخل النُّقطي عبر تلسكوب C2PU بقطر \(1.04\,\mathrm{m}\). تُكمِل هذه السلسلة المؤلّفة من 122 قياسًا البيانات المنشورة سابقًا (188 قياسًا؛ Ferrais2022)، وتضيف 16 شهرًا إلى التغطية الزمنيّة. النتائج متوافقة مع الحلّ الفلكي المنشور، حيث يبلغ متوسّط البقايا أقل من \(3\,\mathrm{mas}\)، ممّا يؤكّد جدوى استخدام التداخل النُّقطي مع تلسكوب صغير لتتبّع أقمار الكويكبات.

تمثّل مراقبة قمرٍ صناعيٍّ لكويكب باستخدام تلسكوب بقطر \(1\,\mathrm{m}\) تحدّيًا تقنيًّا وعلميًّا كبيرًا. ومع ذلك، أثبتنا أنّها ممكنة، ما يُشجّع على متابعة هذا المنهج مستقبلًا. وتتمثّل الفائدة الرئيسة من تلسكوبٍ صغير مثل C2PU في القدرة على إجراء رصدٍ مستمرٍّ وطويل الأمد، بما يتيح متابعة القياسات الفلكيّة للكويكبات الثنائية بانتظام. وفي حالة (22) كاليوبي، يُتيح ذلك فتح آفاق لدراسة ديناميات النظام على المدى البعيد وتقييد بنية الكويكب الداخلية بدقّةٍ أعلى.

الشكر والتقدير

يودّ المؤلفون أن يشكروا P. Tanga من مختبر لاغرانج (مرصد كوت دازور) على إتاحة استخدام كاميرا Andor iXon Ultra 897 عبر PISCO. كما نُثمِّن مساهمات F. Vachier من IMCCE (مرصد باريس) في المناقشات حول الحلّ الفلكي، وD. Bonneau (مرصد كوت دازور) على اقتراحاته القيّمة للمخطوطة. استُخدمت في هذا العمل أدوات المرصد الافتراضي ¹ (2009-EPSC-Berthier) و² (2023A&A...671A.151B) و³، بالإضافة إلى حزمة astropy (astropy:2013, astropy:2018, astropy:2022). شكرًا لجميع المطوّرين والمُحافِظين.

بيان توافر البيانات

البيانات الأساسيّة لهذه الدراسة متاحة في الجدول 1 ضمن هذه المقالة.