小行星光谱类型

小行星光谱类型是根据小行星光谱的发射光谱颜色,有时还参考反照率分辨其类型。这些类型被认为对应于小行星的表面组成。对于没有内部分异的小天体,其表面和内部成分可能是相似的,而如谷神星灶神星等大型天体已知具有内部结构。多年来,进行了一些调查,产生了几套不同的分类系统,例如托伦SMASS巴斯–德梅奥(Bus–DeMeo)等分类[1]

按与太阳距离划分的小行星光谱类型分布

分类系统

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1975年,天文学家克拉克·查普曼戴维·莫里森和本·泽尔纳(英语:Ben Zellner)根据颜色反照率光谱形状开发了小行星的简单分类系统。这三类被标记为“C”用于暗碳质天体,“S”为石质(矽质)天体,以及“U”用于不适合C或S的天体[2]。这种小行星光谱的基本划分日后得到了扩展和阐明[3]。现时存在许多分类方案[4],虽然它们努力保持一些相互一致性,但相当多的小行星根据特定的方案被分为不同的类别。这是因为每种方法使用不同的标准。下面介绍了两种最常用的分类:

托伦和SMASS概述

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小行星分类类摘要[5]:Table 2
托伦分类 SMASSII
(巴斯分类)
反照率 光谱特征
A A 温和 短距为0.75μm非常陡峭的红色斜率;长至0.75μm中等深度吸收特征。
BF B 线性,通常无特征的光谱。紫外吸收特征的差异在接近0.7μm存在/不存的窄吸收特征。
CG C、Cb、Ch、Cg、Chg 线性,通常无特征的光谱。紫外吸收特征的差异在接近0.7μm存在/不存的窄吸收特征。
D D 相对无特征的光谱,具有非常陡峭的红色斜率。
EMP X、 Xc、Xe、Xk 从低(P)
至非常高(E)
通常无特征的光谱,具有微红斜率;微妙的吸收特征和/或光谱曲率和/或峰值相对反射率的差异。
Q Q 温和 短向的红色斜率为0.7μm;长为0.75μm深,圆形的吸收特征。
R R 温和 中等偏红斜率,向下0.7μm;深度吸收长为0.75μm。
S S、Sa、Sk、Sl、Sq、Sr 温和 适度陡峭的红色斜率,向下0.7μm;中度至陡峭的吸收,长为0.75μm;反射率峰值为0.73μm。巴斯子群组介于S和A、K、L、Q、R 类之间。
T T 中度淡红色,短距0.75μm;之后平坦。
V V 温和 淡红色短距为0.7μm;极深的吸收长至0.75μm。
K 温和 适度陡峭的红色斜率,短距为0.75μm;最大平滑角度,平坦至蓝色,长向为0.75μm,曲率很小或没有曲率。
L、Ld 温和 非常陡峭的红色斜率,短距为0.75μm;平坦的长向为0.75μm;峰值水平的差异。
O 奇特的趋势,到目前为止已知的小行星非常少。

S3OS2 分类

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太阳系小天体光谱调查Small Solar System Objects Spectroscopic Survey,S3OS2或S3OS2),也称为拉扎罗分类Lazzaro classification)。在1996年至2001年使用拉西拉天文台 ESO 1.52米望远镜观察了802颗小行星[1]。这项调查将托伦和巴斯-宾泽尔(Bus-Binzel,SMASS)分类法应用于观察到的天体,其中许多以前没有被分类过。对于托伦分类,这次调查引入了一种新的“Caa型”,它显示了一个宽阔的吸收带,指示天体表面的水性改变。Caa类对应于托伦的C型和SMASS'水合Ch型(包括一些Cgh、Cg-和C型),被调查天体的106个或13%属于此一类型。此外,S3OS2将K-型用于两种分类方案,这种类型在原始的托伦分类中并不存在[1]

巴斯–德梅奥分类

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巴斯–德梅奥分类是由弗朗西斯卡·德梅奥英语Meanings of minor planet names: 8001–9000#8070舍尔特·巴斯英语Schelte J. Bus斯蒂芬·斯利文英语Meanings of minor planet names: 17001–18000#17215于2009年设计的小行星分类系统[6]。它基于在0.45-2.45微米波长范围内测量的371颗小行星的反射率光谱特性。这是由24个类别组成的系统,引入了一个新的“Sv”型,并且根据SMASS分类法,基于主成分分析。但SMASS分类法本身又基于托伦分类法[6]

托伦分类

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十多年来使用最广泛的分类法是大卫·J·托伦于1984年提出的。这种分类是根据20世纪80年代八色小行星调查(ECAS,Eight-Color Asteroid Survey)期间获得的宽频光谱(0.31μm至1.06μm)结合反照率量测结果发展而来的[7]。最初的分类是基于978颗小行星。托伦分类包括14种类型,其中大多数小行星属于三大类之一,还有一些较小的类型(另请参见上文托伦和SMASS概述。其中最大的3群并再细分出子型,它们的类型如下,括弧中的范例是该型最大的小行星:

小行星中的C型是黑暗的,为碳质天体。这群中的大多数天体属于标准C型(例如10 健神星),和有些"更亮点的" B型2 智神星)。更为罕见的F-型704 英特利亚)和G-型1 谷神星)。其它低反照率类别是D-型624 赫克特),通常见于外小行星带和木星特洛伊,以及来自内主带的罕见的T-型小行星96 辉神星)。
此群有S型15 司法星3 婚神星)是矽质(或"石质")天体。另一大类是类似石质的V型4 灶神星),也被称为"灶神星族小行星",被认为起源于灶神星上的一个大型撞击坑,它也是最为常见的灶神星族成员。其它的小类型包括 A-型246 阿斯波林),Q-型1862 阿波罗),和R-型小行星(349 登博斯卡)。
根据反射率的程度(暗、中、亮),X型可以进一步分为三个子型。最暗的与C群有关,反照率低于0.1。这些是原始的 P-型259 理神星190 怯女星)。不同于"金属"M型16灵神星),中等的反照率为0.10至0.30,最明亮的"顽石"E型,主要见于小行星带最内部的匈牙利族小行星成员。

分类特征

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托伦分类法最多可能包含四个字母(例如"SCTU")。分类法使用字母"I"表示"不一致"("inconsistent")的光谱数据,不应与光谱类型混淆。一个例子是司理星族小行星515 阿塔利亚,因为天体的光谱和反照率分别是石质和碳质小行星的光谱和反照率,使得在分类时是不一致的[8]。当基础的数值颜色分析不明确时,将对象分配为两种或三种类型,而不仅仅是一种类型(例如"CG"或"SCT"),其中类型序列反映了数值标准差递增的顺序,首先提到的是最佳拟合光谱类型[8]。托伦分类法也有额外的符号,附加到光谱类型。字母"U"是一个资格标志,用于具有"不寻常"光谱的小行星,这种光谱与确定的星团中心分析的数值相去甚远。当光谱数据有杂讯或有很多杂讯时,分别添加符号":"(单冒号)和"::"(两个冒号)。例如,穿越火星轨道的1747 赖特的类型为有一个冒号的"AU:",这意味著尽管具有不寻常且嘈杂的频谱,它还是一个A-型小行星[8]

SMASS 分类法

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这是美国天文学家舍尔特·巴斯英语Schelte Bus理查·宾泽尔英语Richard Binzel基于对1,447颗小行星的小规模主带小行星光谱调查Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey,SMASS)在2002年引入的一种更新的分类法[9]。这项调查产生的光谱解析度远远高于ECAS(见上文托伦分类),并能够解析各种窄频光谱特征。然而,观察到的波长范围较小(0.44μm至0.92μm)。此外,反照率未被考虑。鉴于到数据的不同,为了尽可能保持托伦分类,小行星被分类为以下26种类型。至于托伦分类,大多数天体分为三大类:C、S和X群,少数不寻常的天体分为几个较小的类型(请参阅前述托伦和SMASS概述:

发现大量小行星落在Q型R型、和V型,但在托伦分类中只有一个类型代表。在巴斯和宾泽尔的SMASS分类方案中,只有一种类型被分配到任何特殊的小行星[来源请求]

色指数

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波长

小行星的特征包括量测其色指数,其来源于测光系统。这是通过一组不同波长的特定滤镜,即所谓的通带,量测物体的亮度来实现的。在UBV测光系统中,除经典小行星外,还用于表征远距离天体,三个基本滤镜是:

  • U:紫外线的通带,~320-380 nm,意思是364 nm。
  • B:蓝光的通带,包括一些紫色,~395-500 nm,意思是442 nm。
  • V:对可见光敏感的通带,更具体地说是可见光的绿-黄部分,~510-600 nm,意思是540 nm。
可见光的波长
颜色 紫色 蓝色 绿色 黄色 橙色 红色
波长 380–450 nm 450–495 nm 495–570 nm 570–590 nm 590–620 nm 620–750 nm

在观察中,天体的亮度通过不同的滤镜测量两次,由此产生的幅度差异称为色指数。对于小行星,U-B或B-V色指数是最常见的。此外,还使用了 V–R、V–I 和 R–I 指数,其中 光度测量字母代表 可见(V)、红色 (R) 和 红外(I)。光度序列,如V-R-B-I,可以在几分钟内从观察中获得[10]

外太阳系动力学群英语List of minor-planet groups的平均色指数[10]:35
色指数 冥族小天体
(Plutino)
QB1天体
(Cubewano)
半人马小行星
(Centaurs)
离散盘
(SDOs)
彗星
(Comet)
木星特洛伊
(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

评价

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随著进一步的研究进展,这些分类方案有望得到改进和/或替换。然而,就目前而言,基于上世纪90年代两次低解析度光谱调查的光谱分类仍然是标准。科学家们一直无法就更好的分类系统达成一致,这主要是因为难以对大量小行星样本进行一致的详细量测(例如,更精细的解析度光谱,或密度等非常有用的非光谱数据)。

与陨石类型的相关性

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小行星的一些分类与陨石类型相关:

相关条目

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参考资料

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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. 

外部链接

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