Анотація до роботи:

Кисельов М. М. Розсіяння світла на пилових частинках комет, астероїдів і навколозоряних оболонок: Спостереження та інтерпретація. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.02 - астрофізика і радіоастрономія. Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, 2003.

Дисертація присвячена дослідженню властивостей випромінювання, розсіяного на пилових частинках в атмосферах комет, реголіті астероїдів та навколозоряних оболонках молодих Ae/Be зір Хербіга, і вивченню природи цих об'єктів. Показано, що комети діляться на дві групи згідно певних фізичних критеріїв, таких як відношення газ/пил, максимум ступеню поляризації, колір пилу та величина кольорової температури і наявність сілікатних емісій на 10 и 18 мкм. Група газових комет неоднорідна і включає в себе як комети з реально відмінними від пилових комет властивостями пилинок, так і комети, в яких низький ступінь поляризації і синій колір пилу, обумовлені низькою спектральною і просторовою роздільною здатністю використаної апаратури. Вперше одержано повні фазові залежності поляризації випромінювання астероїдів S- і Е-типу. Вперше відкрито збільшення ступеня лінійної і кругової поляризації в мінімумах блиску Ae/Be зір Хербіга, яке підтвердило теоретичне передбачення цього явища внаслідок розсіяння світла на пилинках навколозоряних дисків під час затемнення зір густими пиловими хмарами.

В рамках представленої роботи проведені широкі програми поляриметричних і фотометричних спостережень 23 комет протягом 412 ночей спостережень, 7 АЗЗ (причому 4 з них спостерігалися вперше) протягом 104 ночей спостережень і патрульні спостереження 8 Ae/Be зір Хербіга протягом 254 ночей. Поляриметричні спостереження автора складають основну частину всіх світових даних (всього біля 30 комет і 12 АЗЗ), які використовуються зараз для аналізу ФЗП комет і астероїдів. Виявлені і вивчені невідомі раніше поляриметричні і фотометричні властивості комет, астероїдів і молодих зір, які мають вихід на розвязання космогонічної проблеми утворення Сонячної системи. Основні результати дисертації такі:

1. Запропоновано критерії класифікації комет, які включають такі спостережні фізичні характеристики як: відношення газ/пил, максимальний ступінь поляризації, показник кольору та надлишок кольорової температури. Вибрані критерії дали можливість підтвердити і вивчити знайдені автором в 1981 р. розходження в поляризації випромінювання комет і виділити дві таксономічні групи – газові і пилові комети.

2. Показано, що для групи пилових комет з відношенням газ/пил W500 характерні високі значення максимума поляризації P_max»25-30%, червоний колір пилу, надлишки кольорової температури і присутність силікатних емісій на 10 і 18 мкм. Одержано складові ФЗП пилових комет в смугах континуума UC, BC і RC в діапазоні фазових кутів 0-120 та їхні аналітичні вирази. Визначено параметри ФЗП комет, в тому числі вперше встановлено положення максимума поляризації a_max»95. Показано, що СЗП континууму пилових комет змінюється з фазовим кутом. Знайдено, що градієнт (DP/Dl)/Da=0.025%/1000 /град є постійним в діапазоні фазових кутів 30-65.

3. Група газових комет з відношенням газ/пил W1000 характеризується більш низьким значенням максимального ступеня поляризації P_max»5-20% і великим розсіянням даних, синім кольором пилу і відсутністю або дуже малими надлишками кольорової температури і силікатними емісіями на 10 і 18 мкм.

4. Показано, що такі фактори, як пропускання фільтрами молекулярних емісій і концентрація пилу в навколоядерній області газових комет приводять до пониження інтегрального ступеня поляризації на великих фазових кутах. Група газових комет неоднорідна і включає в себе як комети з реально відмінними від пилових комет властивостями пилинок, так і комети, в яких низький ступінь поляризації і синій колір пилу, обумовлені низькою спектральною і просторовою роздільною здатністю використаної апаратури. Існуючі спостережні дані і відсутність теоретичних моделей не дозволяють однозначно знайти ті фізичні властивості пилових частинок (розміри, склад, альбедо, пористість тощо), які приводять до розподілу комет на групи.

5. Визначені основні характеристики атмосфер 15 комет: монохроматичні потоки і виробництво основних молекул CN, C₂, C₃ та іонів СО⁺, H₂O⁺, виробництво пилу, показники кольору і відношення газ/пил.

6. Детально досліджені фотометричні і поляриметричні особливості поведінки комети 1P/Галлей в широкому діапазоні геліоцентричних відстаней і фазових кутів:

а) показано, що газовиробництво ядра комети до перигелію змінювалося стрибкоподібно на відстанях близьких до 8 і 2 а.о. Після перигелію в діапазоні відстаней 1-4.6 а.о. різких змін виробництва молекул не проходило;

б) знайдено, що емісія С₂ в кометі Галлея зявилася на r»4.2 а.о.;

в) показано, що фазову залежність блиску комети Галлея можна представити двома лінійними ділянками з фазовими коефіцієнтами b=0.019 зор.вел./град в діапазоні від 1.4 до 20 і b=0.009 зор.вел./град в діапазоні від 20 до 55;

7. Виявлено і досліджено невідомі раніше особливості деяких комет:

а) виробництво молекул С₂ і С₃ в кометі С/1995 O1 (Хейл-Бопп) було на порядок, а виробництво пилу на два порядки вище відповідних виробництв в кометі Галлея. Знайдено, що ступінь поляризації континуума комети був значно (на »4%) вищий, ніж ступінь поляризації будь-якої іншої пилової комети на аналогічних фазових кутах;

б) аномальну спектральну залежність поляризації випромінювання комет 21P/Джакобіні-Циннер і С/1999 S4 (ЛІНЕАР). Обидві комети належать до групи комет з дефіцитом молекул, які містять вуглець;

в) різке збільшення ступеня поляризації випромінювання комети C/1999 S4 (ЛІНЕАР) в процесі її повної дезінтеграції;

г) асиметрію розподілу молекул NH₂ в комі комети С/1996 Q1 (Табур).

8. Вперше визначено ступінь поляризації випромінювання молекули NH₂(0.7.0).

9. Вперше за наземними спостереженнями побудовані повні фазові залежності поляризації випромінювання астероїдів S- і Е-типу, включаючи максимуми позитивної поляризації.

10. Проведено порівняння складових ФЗП астероїдів S-, С- і Е-типів біля опозиції a25:

а) вперше показано, що у видимій області (смуги B і V) градієнт спектральної залежності модуля ступеня поляризації С-астероїдів має від’ємний знак як для позитивної, так і для негативної гілки поляризації;

б) показано, що інверсія спектральної залежності поляризації S-астероїдів обумовлена тим, що фазова залежність поляризації в червоному фільтрі зсунута в сторону більших фазових кутів по відношенню до фазової залежності поляризації в синьому фільтрі;

в) показано, що параметри ФЗП Е-астероїдів не залежать від довжини хвилі.

11. Результати поляриметричних і фотометричних спостережень були використані для визначення альбедо і розмірів, визначення типів досліджених астероїдів, уточнення і підтвердження деяких поляризаційних ефектів:

а) для АЗЗ 1036 Ганімед, 1627 Івар і 1998 WT24 (33342) вперше одержано поляриметричні альбедо і розміри та показана належність астероїда 33342 до Е-типу, рідкісному серед АЗЗ;

б) Вперше показано, що ФЗП для АЗЗ 1566 Ікар відрізняється від складової ФЗП S- астероїдів, що говорить про його особливу природу;

12. Проведено аналіз розходжень в поляризації випромінювання комет і астероїдів різних типів. Основна відмінність поляризації комет від астероїдів обумовлена тим, що частинки в кометних атмосферах є незалежними розсіювачами, а оптичні товщини атмосфер малі. На відміну від астероїдів, в яких вклад багатократного розсіяння великий, спостережні властивості комет безпосередньо визначаються характеристиками розсіяного світла на окремих пилових частинках. Якщо останні мають складну агрегатну структуру, а розміри включених мономерів близькі до довжини хвилі, то при розсіянні світла взаємний вплив цих мономерів викликає від’ємну поляризацію, яка спостерігається в кометах.

13. Вперше знайдено збільшення ступеня лінійної поляризації до 7% в мінімумах блиску Ae/Be зір Хербіга. Це повністю підтвердило модель, яка описує спостережні фотометричні і колориметричні властивості цих зір як наслідок затемнення їх густими пиловими хмарами і розсіяння світла на пилинках навколозоряних дисків.

14. Вперше знайдено високе значення кругової поляризації до 1% в глибокому мінімумі блиску зорі UX Ori. Знайдено поворот площини поляризації на 90 в моменти виходу зір WW Vul і BF Ori із мінімумів блиску. Великий ступінь кругової поляризації UX Ori і особливості зміни параметрів лінійної поляризації зір WW Vul і BF Ori свідчать про те, що пилові частинки оболонок досліджених зір несферичні і орієнтовані.

15. Показано, що власна поляризація випромінювання досліджуваних зір, виміряна в глибоких мінімумах блиску, дозволяє визначати орієнтацію навколозоряних дисків по відношенню до локального магнітного поля Галактики. Знайдено, що осі навколозоряних дисків орієнтовані паралельно локальному магнітному полю, що доказує його важливу роль у формуванні навколозоряних оболонок.

16. Проведені спостереження і дослідження Ae/Be зір Хербіга лягли в основу ідеї про те, що джерелом пилинок в навколозоряних пилових дисках є густі пилові хмари (можливо, протокомети). Їхній розпад в околицях молодих зір нагадує процеси, які проходять в міжпланетному просторі Сонячної системи, куди пилові частинки поставляються кометами, що приходять з хмари Оорта.

На захист виносяться:

1. Велика база даних, основана на оригінальних результатах комплексних поляриметричних і фотометричних спостережень комет, астероїдів та зір з навколозоряними пиловими оболонками, та результати її дослідження.

2. Класифікація комет на дві групи за фізичними характеристиками їхнього випромінювання: величиною максимуму поляризації, відношенням газ/пил, показником кольору і надлишком кольорової температури.

3. Виявлення високого ступеня лінійної і кругової поляризації в мінімумах блиску Ae/Be зір Хербіга і підтвердження теоретичної моделі розсіяння світла в протопланетних оболонках навколо цих зір.

4. Одержання і дослідження повних, включаючи максимум поляризації, фазових залежностей поляризації S- і Е-астероїдів.

5. Виявлення і дослідження нових ефектів в поляризації випромінювання комет, астероїдів і Ae/Be зір Хербіга.