【摘要】：近地小行星是太陽系內(nèi)軌道近日點(diǎn)距離小于1.3AU且遠(yuǎn)日點(diǎn)距離大于0.983AU的一類天體,以軌道形狀為依據(jù)又可以將其細(xì)分為Apollos、Atens和Amors三類。近地小行星物理參數(shù)的研究一方面可以為小行星撞擊事件的預(yù)測、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及后續(xù)應(yīng)對(duì)策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。另一方面,近地小行星還是深空探測項(xiàng)目的理想目標(biāo),其物理參數(shù)的研究對(duì)深空探測目標(biāo)的選取以及發(fā)射計(jì)劃的制定意義重大。盡管一系列空間項(xiàng)目的成功極大地增進(jìn)了我們對(duì)近地小行星的認(rèn)識(shí),但從成本和探測效率的角度來看,地面觀測設(shè)備仍將長期扮演近地小行星物理性質(zhì)研究的主角。在眾多地面觀測方法(如掩星法、測光、分光和雷達(dá)回波等)中,測光觀測是小行星物理信息的主要來源,而本論文的主要內(nèi)容即為用地面望遠(yuǎn)鏡測光的方法研究近地小行星的形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)。觀測方面,我們采用了國際合作聯(lián)合觀測的方式,所涉及的望遠(yuǎn)鏡包括云南天文臺(tái)的45公分、1米和2.4米望遠(yuǎn)鏡以及SARA(Southeastern Association for Research in Astronomy)的0.6米、0.91米和0.94米望遠(yuǎn)鏡。至于反演模型,我們根據(jù)數(shù)據(jù)的情況使用合作者M(jìn)uinonen等人(2015)~([1])開發(fā)的Lommel-Seeliger三軸橢球體模型或是Kaasalainen等人(2001)~([2,3])開發(fā)的凸面體模型。為了對(duì)反演模型的實(shí)際效果有更直觀的認(rèn)識(shí),我們?cè)趦深w數(shù)據(jù)量比較豐富的主帶小行星((585)Bilkis和(103)Hera)上進(jìn)行了測試。2012年至2014年期間,我們對(duì)(585)Bilkis進(jìn)行了測光觀測,共獲得了7個(gè)晚上的測光數(shù)據(jù)。以此為基礎(chǔ),我們使用Lommel-Seeliger三軸橢球體模型~([1])反演了小行星(585)Bilkis的形狀并測定了相應(yīng)的自轉(zhuǎn)參數(shù),所得自轉(zhuǎn)周期為8.5738小時(shí),自轉(zhuǎn)軸指向是(136.5~?,29.0~?),三軸橢球體軸比b/a=0.74,c/a=0.70。自轉(zhuǎn)周期與之前的研究結(jié)果一致,自轉(zhuǎn)軸指向和形狀(用橢球體軸比刻畫)是我們首次測定。2015年至2017年期間,我們又對(duì)一顆自轉(zhuǎn)周期較長的小行星(103)Hera進(jìn)行了測光觀測,共獲得了11個(gè)晚上的數(shù)據(jù)。隨后我們更新了這顆小行星的凸面體模型參數(shù),得到的兩組解(包括鏡像解)其自轉(zhuǎn)周期分別為23.74264小時(shí)和23.74267小時(shí),與之對(duì)應(yīng)的自轉(zhuǎn)軸指向則分別是(83.0~?,39.0~?)和(269.7~?,56.8~?)。作為對(duì)比,我們也用Lommel-Seeliger三軸橢球體模型對(duì)(103)Hera進(jìn)行了計(jì)算,其反演結(jié)果與凸面體模型所得相互支持。此外,我們還擬合了這顆小行星的相位函數(shù),得到該目標(biāo)的絕對(duì)星等H=8.92,相位函數(shù)參數(shù)G_1=0.13,G_2=0.45。接下來,我們便對(duì)多顆近地小行星目標(biāo)((3122)Florence,(3200)Phaethon、(143404)2003 BD44、(333888)1998 ST4以及(1627)Ivar)開展了形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)的研究。我們?cè)?016年2月對(duì)近地小行星(3122)Florence進(jìn)行了一個(gè)晚上的觀測。之后,我們將小行星(585)Bilkis的工作在這顆目標(biāo)上進(jìn)行了推廣,所得自轉(zhuǎn)周期P=2.358小時(shí),自轉(zhuǎn)軸指向?yàn)?181.1~?,-50.0~?),三軸橢球體軸比b/a=0.91,c/a=0.88。這一形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)的初解為后來的雷達(dá)觀測以及凸面體反演結(jié)果所支持。繼(3122)Florence之后,我們又于2016年10月18日和19日對(duì)近地小行星(3200)Phaethon進(jìn)行了兩個(gè)晚上的觀測,因目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度太快且視場中星太密,測光效果不理想。我們?cè)贖anuˇs等人(2016)~([4])工作的基礎(chǔ)上加入新的觀測數(shù)據(jù)對(duì)(3200)Phaethon重新進(jìn)行了凸面體模型反演,其結(jié)果更支持之前Ansdell等人(2014)~([5])的工作。對(duì)近地小行星(143404)2003 BD44的觀測是出于初探其自轉(zhuǎn)狀態(tài)的目的。我們于2017年3月22日和23日對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行了測光觀測,彼時(shí)這顆小行星的自轉(zhuǎn)周期尚處于空白狀態(tài)。根據(jù)測光結(jié)果(143404)2003 BD44是一顆有長自轉(zhuǎn)周期的小行星。因數(shù)據(jù)不完整且(143404)2003 BD44疑似是一顆“tumbling asteroid”(有轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)動(dòng)),我們未能對(duì)其進(jìn)行形狀反演和自轉(zhuǎn)參數(shù)的測定。小行星(333888)1998 ST4的情況與(143404)2003 BD44類似,也是處于觀測資料十分匱乏的狀態(tài)。我們于2017年10月29日對(duì)其進(jìn)行了觀測。從測光結(jié)果來看,該目標(biāo)的自轉(zhuǎn)周期短(約5.3小時(shí))且形狀比較規(guī)則(光變曲線輪廓與正弦曲線接近)。于是我們使用Lommel-Seeliger三軸橢球體模型~([1])計(jì)算得到了這顆近地小行星形狀和自轉(zhuǎn)參數(shù)的初解:自轉(zhuǎn)周期P=5.316小時(shí),自轉(zhuǎn)軸指向?yàn)?270.0~?,-78.0~?),三軸橢球體軸比b/a=0.52,c/a=0.40。對(duì)近地小行星(1627)Ivar的觀測是國際合作的產(chǎn)物。我們于2018年5月22日對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行了一個(gè)晚上的觀測。在加入了新的觀測數(shù)據(jù)后我們對(duì)(1627)Ivar進(jìn)行了凸面體模型的反演,所得結(jié)果與之前的相關(guān)研究一致。此外,我們還使用美國海軍天文臺(tái)和Catalina的巡天的數(shù)據(jù)對(duì)這顆近地小行星的相位函數(shù)進(jìn)行了擬合,得到相位函數(shù)參數(shù)G_1=0.49,G_2=0.30。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院云南天文臺(tái))
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P185.7
【圖文】：

小行星（103）Hera的光變曲線，圖片摘自Pilcher和Higgins（2011其觀測數(shù)據(jù)的測光結(jié)果見于圖4.8。er和Higgins（2011）[18]得到的小行星（103）Hera的光變曲線03）Hera的形狀不像小行星（585）Bilkis那樣規(guī)則（光變曲線較大）。因此，若使用形狀相對(duì)簡單的三軸橢球體模型對(duì)其進(jìn)行的模型誤差。有鑒于此，我們?cè)诜囱菪⌒行牵?03）Hera的形用了Lommel-Seeliger三軸橢球體模型[1]和凸面體模型[2,3]。此舉雜形狀模型的反演結(jié)果，以期對(duì)Lommel-Seeliger三軸橢球體范圍有一個(gè)更好的把握。本節(jié)余下部分將詳細(xì)介紹我們?cè)谛∽�。整�?015年和2017年對(duì)小行星（103）Hera進(jìn)行了聯(lián)合觀測，得到數(shù)據(jù)（詳見表3.2）。此外，Harris和Young（1983）[101]以及Pil

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