小行星光譜類型

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小行星光譜類型是根據小行星光譜的發射光譜顏色,有時還參考反照率分辨其類型。這些類型被認為對應於小行星的表面組成。對於沒有內部分異的小天體,其表面和內部成分可能是相似的,而如穀神星灶神星等大型天體已知具有內部結構。多年來,進行了一些調查,產生了幾套不同的分類系統,例如托倫SMASS巴斯–德梅奧(Bus–DeMeo)等分類[1]

按與太陽距離劃分的小行星光譜類型分佈

分類系統

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1975年,天文學家克拉克·查普曼戴維·莫里森和本·澤爾納(英語:Ben Zellner)根據顏色反照率光譜形狀開發了小行星的簡單分類系統。這三類被標記為“C”用於暗碳質天體,“S”為石質(矽質)天體,以及“U”用於不適合C或S的天體[2]。這種小行星光譜的基本劃分日後得到了擴展和闡明[3]。現時存在許多分類方案[4],雖然它們努力保持一些相互一致性,但相當多的小行星根據特定的方案被分為不同的類別。這是因為每種方法使用不同的標準。下面介紹了兩種最常用的分類:

托倫和SMASS概述

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小行星分類類摘要[5]:Table 2
托倫分類 SMASSII
(巴斯分類)
反照率 光譜特徵
A A 溫和 短距為0.75μm非常陡峭的紅色斜率;長至0.75μm中等深度吸收特徵。
BF B 線性,通常無特徵的光譜。紫外吸收特徵的差異在接近0.7μm存在/不存的窄吸收特徵。
CG C、Cb、Ch、Cg、Chg 線性,通常無特徵的光譜。紫外吸收特徵的差異在接近0.7μm存在/不存的窄吸收特徵。
D D 相對無特徵的光譜,具有非常陡峭的紅色斜率。
EMP X、 Xc、Xe、Xk 從低(P)
至非常高(E)
通常無特徵的光譜,具有微紅斜率;微妙的吸收特徵和/或光譜曲率和/或峰值相對反射率的差異。
Q Q 溫和 短向的紅色斜率為0.7μm;長為0.75μm深,圓形的吸收特徵。
R R 溫和 中等偏紅斜率,向下0.7μm;深度吸收長為0.75μm。
S S、Sa、Sk、Sl、Sq、Sr 溫和 適度陡峭的紅色斜率,向下0.7μm;中度至陡峭的吸收,長為0.75μm;反射率峰值為0.73μm。巴斯子群組介於S和A、K、L、Q、R 類之間。
T T 中度淡紅色,短距0.75μm;之後平坦。
V V 溫和 淡紅色短距為0.7μm;極深的吸收長至0.75μm。
K 溫和 適度陡峭的紅色斜率,短距為0.75μm;最大平滑角度,平坦至藍色,長向為0.75μm,曲率很小或沒有曲率。
L、Ld 溫和 非常陡峭的紅色斜率,短距為0.75μm;平坦的長向為0.75μm;峰值水平的差異。
O 奇特的趨勢,到目前為止已知的小行星非常少。

S3OS2 分類

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太陽系小天體光譜調查Small Solar System Objects Spectroscopic Survey,S3OS2或S3OS2),也稱為拉扎羅分類Lazzaro classification)。在1996年至2001年使用拉西拉天文台 ESO 1.52米望遠鏡觀察了802顆小行星[1]。這項調查將托倫和巴斯-賓澤爾(Bus-Binzel,SMASS)分類法應用於觀察到的天體,其中許多以前沒有被分類過。對於托倫分類,這次調查引入了一種新的“Caa型”,它顯示了一個寬闊的吸收帶,指示天體表面的水性改變。Caa類對應於托倫的C型和SMASS'水合Ch型(包括一些Cgh、Cg-和C型),被調查天體的106個或13%屬於此一類型。此外,S3OS2將K-型用於兩種分類方案,這種類型在原始的托倫分類中並不存在[1]

巴斯–德梅奧分類

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巴斯–德梅奧分類是由弗朗西斯卡·德梅奧英语Meanings of minor planet names: 8001–9000#8070舍爾特·巴斯英语Schelte J. Bus斯蒂芬·斯利文英语Meanings of minor planet names: 17001–18000#17215於2009年設計的小行星分類系統[6]。它基於在0.45-2.45微米波長範圍內測量的371顆小行星的反射率光譜特性。這是由24個類別組成的系統,引入了一個新的“Sv”型,並且根據SMASS分類法,基於主成分分析。但SMASS分類法本身又基於托倫分類法[6]

托倫分類

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十多年來使用最廣泛的分類法是大衛·J·托倫於1984年提出的。這種分類是根據20世紀80年代八色小行星調查(ECAS,Eight-Color Asteroid Survey)期間獲得的寬頻光譜(0.31μm至1.06μm)結合反照率量測結果發展而來的[7]。最初的分類是基於978顆小行星。托倫分類包括14種類型,其中大多數小行星屬於三大類之一,還有一些較小的類型(另請參見上文托倫和SMASS概述。其中最大的3群並再細分出子型,它們的類型如下,括弧中的範例是該型最大的小行星:

小行星中的C型是黑暗的,為碳質天體。這群中的大多數天體屬於標準C型(例如10 健神星),和有些"更亮點的" B型2 智神星)。更為罕見的F-型704 英特利亞)和G-型1 穀神星)。其它低反照率類別是D-型624 赫克特),通常見於外小行星帶和木星特洛伊,以及來自內主帶的罕見的T-型小行星96 輝神星)。
此群有S型15 司法星3 婚神星)是矽質(或"石質")天體。另一大類是類似石質的V型4 灶神星),也被稱為"灶神星族小行星",被認為起源於灶神星上的一個大型撞擊坑,它也是最為常見的灶神星族成員。其它的小類型包括 A-型246 阿斯波林),Q-型1862 阿波羅),和R-型小行星(349 登博斯卡)。
根據反射率的程度(暗、中、亮),X型可以進一步分為三個子型。最暗的與C群有關,反照率低於0.1。這些是原始的 P-型259 理神星190 怯女星)。不同於"金屬"M型16靈神星),中等的反照率為0.10至0.30,最明亮的"頑石"E型,主要見於小行星帶最內部的匈牙利族小行星成員。

分類特徵

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托倫分類法最多可能包含四個字母(例如"SCTU")。分類法使用字母"I"表示"不一致"("inconsistent")的光譜數據,不應與光譜類型混淆。一個例子是司理星族小行星515 阿塔利亞,因為天體的光譜和反照率分別是石質和碳質小行星的光譜和反照率,使得在分類時是不一致的[8]。當基礎的數值顏色分析不明確時,將對象分配為兩種或三種類型,而不僅僅是一種類型(例如"CG"或"SCT"),其中類型序列反映了數值標準差遞增的順序,首先提到的是最佳擬合光譜類型[8]。托倫分類法也有額外的符號,附加到光譜類型。字母"U"是一個資格標誌,用於具有"不尋常"光譜的小行星,這種光譜與確定的星團中心分析的數值相去甚遠。當光譜數據有雜訊或有很多雜訊時,分別添加符號":"(單冒號)和"::"(兩個冒號)。例如,穿越火星軌道的1747 賴特的類型為有一個冒號的"AU:",這意味著儘管具有不尋常且嘈雜的頻譜,它還是一個A-型小行星[8]

SMASS 分類法

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這是美國天文學家舍爾特·巴斯英语Schelte Bus理查·賓澤爾英语Richard Binzel基於對1,447顆小行星的小規模主帶小行星光譜調查Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey,SMASS)在2002年引入的一種更新的分類法[9]。這項調查產生的光譜解析度遠遠高於ECAS(見上文托倫分類),並能够解析各種窄頻光譜特徵。然而,觀察到的波長範圍較小(0.44μm至0.92μm)。此外,反照率未被考慮。鑒於到數據的不同,為了盡可能保持托倫分類,小行星被分類為以下26種類型。至於托倫分類,大多數天體分為三大類:C、S和X群,少數不尋常的天體分為幾個較小的類型(請參閱前述托倫和SMASS概述:

發現大量小行星落在Q型R型、和V型,但在托倫分類中只有一個類型代表。在巴斯和賓澤爾的SMASS分類方案中,只有一種類型被分配到任何特殊的小行星[來源請求]

色指數

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波長

小行星的特徵包括量測其色指數,其來源於測光系統。這是通過一組不同波長的特定濾鏡,即所謂的通帶,量測物體的亮度來實現的。在UBV測光系統中,除經典小行星外,還用於表徵遠距離天體,三個基本濾鏡是:

  • U:紫外線的通帶,~320-380 nm,意思是364 nm。
  • B:藍光的通帶,包括一些紫色,~395-500 nm,意思是442 nm。
  • V:對可見光敏感的通帶,更具體地說是可見光的綠-黃部分,~510-600 nm,意思是540 nm。
可見光的波長
顏色 紫色 藍色 綠色 黃色 橙色 紅色
波長 380–450 nm 450–495 nm 495–570 nm 570–590 nm 590–620 nm 620–750 nm

在觀察中,天體的亮度通過不同的濾鏡測量兩次,由此產生的幅度差異稱為色指數。對於小行星,U-B或B-V色指數是最常見的。此外,還使用了 V–R、V–I 和 R–I 指數,其中 光度測量字母代表 可見(V)、紅色 (R) 和 紅外(I)。光度序列,如V-R-B-I,可以在幾分鐘內從觀察中獲得[10]

外太陽系動力學群英语List of minor-planet groups的平均色指數[10]:35
色指數 冥族小天體
(Plutino)
QB1天體
(Cubewano)
半人馬小行星
(Centaurs)
離散盤
(SDOs)
彗星 特洛伊小行星
(Jupiter trojan)
B–V 0.895±0.190 0.973±0.174 0.886±0.213 0.875±0.159 0.795±0.035 0.777±0.091
V–R 0.568±0.106 0.622±0.126 0.573±0.127 0.553±0.132 0.441±0.122 0.445±0.048
V–I 1.095±0.201 1.181±0.237 1.104±0.245 1.070±0.220 0.935±0.141 0.861±0.090
R–I 0.536±0.135 0.586±0.148 0.548±0.150 0.517±0.102 0.451±0.059 0.416±0.057

評價

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隨著進一步的研究進展,這些分類方案有望得到改進和/或替換。然而,就目前而言,基於上世紀90年代兩次低解析度光譜調查的光譜分類仍然是標準。科學家們一直無法就更好的分類系統達成一致,這主要是因為難以對大量小行星樣本進行一致的詳細量測(例如,更精細的解析度光譜,或密度等非常有用的非光譜數據)。

與隕石類型的相關性

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小行星的一些分類與隕石類型相關:

相關條目

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參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Lazzaro, D.; Angeli, C. A.; Carvano, J. M.; Mothé-Diniz, T.; Duffard, R.; Florczak, M. S3OS2: the visible spectroscopic survey of 820 asteroids (PDF). Icarus. November 2004, 172 (1): 179–220 [22 December 2017]. Bibcode:2004Icar..172..179L. doi:10.1016/j.icarus.2004.06.006. (原始内容存档 (PDF)于2020-07-28). 
  2. ^ Chapman, C. R.; Morrison, D.; Zellner, B. Surface properties of asteroids - A synthesis of polarimetry, radiometry, and spectrophotometry. Icarus. May 1975, 25 (1): 104–130. Bibcode:1975Icar...25..104C. doi:10.1016/0019-1035(75)90191-8. 
  3. ^ Thomas H. Burbine: Asteroids – Astronomical and Geological Bodies. Cambridge University Press, Cambridge 2016, ISBN 978-1-10-709684-4, p.163, Asteroid Taxonomy
  4. ^ Bus, S. J.; Vilas, F.; Barucci, M. A. Visible-wavelength spectroscopy of asteroids. Asteroids III. Tucson: University of Arizona Press. 2002: 169. ISBN 978-0-8165-2281-1. 
  5. ^ Cellino, A.; Bus, S. J.; Doressoundiram, A.; Lazzaro, D. Spectroscopic Properties of Asteroid Families (PDF). Asteroids III. March 2002: 633–643 [27 October 2017]. Bibcode:2002aste.book..633C. doi:10.2307/j.ctv1v7zdn4.48. (原始内容存档 (PDF)于2022-08-14). 
  6. ^ 6.0 6.1 DeMeo, Francesca E.; Binzel, Richard P.; Slivan, Stephen M.; Bus, Schelte J. An extension of the Bus asteroid taxonomy into the near-infrared (PDF). Icarus. July 2009, 202 (1): 160–180 [28 March 2018]. Bibcode:2009Icar..202..160D. doi:10.1016/j.icarus.2009.02.005. (原始内容存档于17 March 2014).  (Catalog页面存档备份,存于互联网档案馆) at PDS页面存档备份,存于互联网档案馆))
  7. ^ Tholen, D. J. Asteroid taxonomic classifications. Asteroids II. Tucson: University of Arizona Press. 1989: 1139–1150. ISBN 978-0-8165-1123-5. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 David J. Tholen. Taxonomic Classifications Of Asteroids – Notes. [6 January 2019]. (原始内容存档于2022-09-02). 
  9. ^ Bus, Schelte J.; Binzel, Richard P. Phase II of the Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey. A Feature-Based Taxonomy. Icarus. July 2002, 158 (1): 146–177. Bibcode:2002Icar..158..146B. doi:10.1006/icar.2002.6856. 
  10. ^ 10.0 10.1 Fornasier, S.; Dotto, E.; Hainaut, O.; Marzari, F.; Boehnhardt, H.; De Luise, F.; et al. Visible spectroscopic and photometric survey of Jupiter Trojans: Final results on dynamical families. Icarus. October 2007, 190 (2): 622–642. Bibcode:2007Icar..190..622F. S2CID 12844258. arXiv:0704.0350 . doi:10.1016/j.icarus.2007.03.033. 

外部連結

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