Форум @ BelAstro.Net

Yuri_18

В ночь на 5 августа попался яркий персеид. Спектр был пойман сразу 2-мя камерами. Я не долго думая сложил оба измерения в одно для усреднения шумов. Спектр получился довольно детальным, но с упором на ИК. Я нашел целую кучку линий в ИК, которых раньше не видел. В том числе впервые получилось задетектить пики 9000А+.

Shooter

Юра, может про это тут уже писалось, но как складываются спектры?

Yuri_18

Я об этом наверное не писал, но здесь все как раз элементарно просто. Файл спектра содержит данные типа такого:

...
5088.363281 292
5090.817383 269
5093.270996 253
5095.724609 256
5098.178223 320
5100.631836 489
5103.085449 747
5105.538574 998
5107.991699 1147
5110.444824 1141
5112.897461 984
5115.350586 781
5117.803223 626
5120.255859 553
5122.708008 561
5125.160645 627
5127.612793 717
...

т.е. длина волны и соответствующая ей интенсивность, по этим данным строится график. Интенсивности можно сложить для двух спектров. В RSpec есть инструмент, где доступны основные математические операции. Хочешь складывай, хочешь дели один спектр на другой. Единственный важный момент, оба спектра должны быть точно откалиброваны по известным пикам. Я использую нелинейную калибровку, которая позволяет устранить проблемы кривизны поля и т.д.

Yuri_18

Немного накопилось спектров, разбираю завалы...

В ночь на 31 июля был захвачен очень интересный спорадический метеор со спектром, который абсолютно лишен натрия и имеет повышенное свечение магния. На месте, где должна была быть линия NaI 5892А, даже наблюдается провал, а рядом обнажилась линия CaI 5858A, которая обычно тонет в очень яркой соседке...

Я как обычно подумал - клиент имел близкие и частые отношения с Солнцем, поэтому натрия и лишился. Но не тут-то было! Все оказалось как раз наоборот. Метеор поймали 3 камеры и две из них дали гиперболическую орбиту. Обычно это связано с погрешностями измерений, когда вблизи e=1 очень небольшие погрешности определения скорости превращаются в большие изменения эксцентриситета. Поэтому будем ориентироваться на эллиптическую орбиту, которую дала одна из камер. Согласно этой орбиты метеороид пришел из облака Оорта, соответственно с Солнцем взаимодействовал очень мало (или не взаимодействовал вообще).

mag = -1.1m
Vo = 45.3 km/s
Vg = 44.0 km/s
a = 28.4 AU
q = 0.55 AU
e = 0.98
p = 151.1 years
peri = 266.05°
node = 127.23°
incl = 69.3°

Для объяснения отсутствия натрия в данном случае нужны другие теории. Как я читал, одна из таких существующих теорий - это выветривание натрия солнечным ветром в облаке Оорта (хотя казалось бы, сколько там того ветра). В любом случае, у этого метеороида наверное было интересное происхождение, о котором мы правда вряд ли что-то узнаем. Зато теперь мы знаем, что попадаются и такие необычные метеоры с нехарактерными спектрами.

Morozyako

Yuri_18

Спектр яркого персеида от ночи 11/12 августа.

Yuri_18

В ночь на 13 августа 2023 года в спектральную камеру попался спорадический болид. Интересно, что при относительно небольшой скорости (Vg=24.6 km/s) хорошо проработались линии в ИК-области, видимо из-за большой яркости метеора. Спектр нормального типа с примерно равным отношением интенсивностей Mg-Fe-Na 24%-45%-31%, может быть только железа чуть больше нормы.

Но самой интересной для меня особенностью стало то, что есть подозрение на присутствие в спектре калия - раньше я его не замечал так явно. Уверенности в этом у меня все же нет, в литературе про калий я вроде бы тоже не видел упоминаний. Поэтому, скажем так, это не констатация, а предположение. Две самые яркие линии (KI 7465A и KI 7699A) очень хорошо попадают на пики, другие более слабые плюс-минус. Можете сами посмотреть на последней картинке - синие референсные линии принадлежат KI. Нужно запомнить про калий и в будущем обращать внимание на эту область спектра. Да, кстати, проступили эти пики именно в момент вспышки.

Yuri_18

...Поискал я информацию про калий в метеорных спектрах - есть упоминания что ловился, но без конкретики. Есть информация, что калий обнаруживался в метеоритах. В общем, я все больше и больше склоняюсь к мысли, что я действительно захватил пики калия. Этот метеор также попал и в другую спектральную камеру, там несколько хуже качество, но эти два пика видны в том же месте и так же уверенно. Еще я пересмотрел многие предыдущие свои спектры, но не нашел там подобных пиков. Встречается в той области магний, но здесь линии магния не попадают точно на пики, из чего я делаю вывод, что вряд ли это магний. Похоже на то что этот метеор действительно имел повышенное содержание калия, что и дало яркое свечение в момент вспышки.

Но это еще не все. Я пересмотрел калибровку в ИК области, перепроверил результат по спектру из другой камеры и могу сказать, что наконец-то я обнаружил серу. Ее не может не быть в метеороидах - многие металлы находятся именно в виде сульфидов, но вот несмотря на это линий серы в спектрах я раньше не видел. Теперь кажется нашел - в ИК есть 3 близкие яркие линии S I на 9213А, 9228А и 9238А. Они и дали небольшой горб в конце спектра, где чувствительность камеры находится уже на пределе. В общем, очень интересный оказался спектр!

P.S. Ниже слегка переработанная версия спектра болида от 13 августа с учетом более точной калибровки и анализа, а также фрагмент ИК области с референсными линиями серы S I.

Yuri_18

В ночь с 4 на 5 сентября спектральная камера в Деражном поймала яркий железный метеор. Черно-белая камера, а значит отсутствие байеровских фильтров и цветовой интерполяции, позволила получить довольно неплохое разрешение в синей области, где всегда трудно разбирать линии. Я даже заподозрил присутствие ванадия в спектре, но это не точно (поставил знак вопроса). Две яркие линии V I 4379A и 4409A точно приходятся на пики, но конкурируют с линиями железа. На последней картинке приведены каталожные линии железа (синие) и ванадия (желтые). В интернете есть информация, что иногда ванадий в виде нитрида VN встречается в железных метеоритах... Также в спектре присутствуют слабые линии хрома и никеля что ожидаемо, но тоже на уровне ошибки. Интересно еще отметить, что проработалась линия атмосферного кислорода O I 7774A, что не всегда происходит при небольших скоростях метеороида. В целом спектр получился очень хороший и интересный.

Орбита типичная астероидальная - слабо вытянутая и с малым наклонением. Геоцентрическая скорость небольшая, что характерно для всех железных метеоров.

mag = -2.0m
Vo = 21.1 km/s
Vg = 17.9 km/s
a = 1.44 AU
q = 0.58 AU
e = 0.595
p = 1.73 years
peri = 277.31°
node = 161.75°
incl = 2.4°

Yuri_18

Надо сказать, что у меня уже накопилось приличное количество спектров, которые я не успеваю обработать. Буду к ним периодически возвращаться, т.к. некоторые заслуживают упоминания в этой теме.

Так, в ночь на 12 августа были захвачены очень качественные спектры персеида, причем сразу двумя сетапами, оснащенными дифракционными решетками:

сетап #1: черно-белая камера ASI 290MM + 1000 лин/мм
сетап #2: цветная AHD IMX327 + 1200 лин/мм

Это позволило сравнить возможности обоих сетапов напрямую. Оказалось, что ч/б камера (сетап #1), несмотря на диф. решетку с меньшим количеством линий на мм, дала гораздо лучшее разрешение в синей области и слегка лучшее в красной-инфракрасной. А вот в зеленой области сетап #2 немного выиграл у сетапа #1, дав чуть лучшее спектральное разрешение. С точки зрения теории так и должно быть - синих и красных пикселей на цветной матрице в 2 раза меньше чем зеленых, отсюда и потери в разрешении (не говоря уже про наличие байеровских фильтров).

Благодаря хорошему разрешению у сетапа #1 в синей области мне похоже удалось отождествить пик еще одного элемента, который я доселе не встречал в спектрах метеоров - это стронций. Линия Sr I 4607A самая яркая у этого элемента и приходится как раз на область спектра, где суммарная яркость других линий невысокая. Поэтому стронций и вылез, я думаю. Я перепроверил этот пик на железо в первую очередь и потом на другие элементы и пришел таки к выводу, что это действительно стронций. Smile

Yuri_18

В ночь на 9 сентября в Деражном пролетел болид с яркостью около -5m. Пришел он из области anti-helion и имел геоцентрическую скорость 21.3 km/s. Загорелся на высоте 91 км и погас на 37 км.

mag = -5.0m
Vo = 23.5 km/s
Vg = 21.3 km/s
a = 2.15 AU
q = 0.60 AU
e = 0.720
p = 3.16 years
peri = 267.76°
node = 165.68°
incl = 2.48°

Мы всегда любим яркие объекты, но вот для спектров это не очень хорошо - в данном случае он получился пересвеченным. Пришлось брать в обработку только самое начало полета и фрагмент из середины между вспышками - сложил оба спектра в один.

Из особенностей:
1. Получилось хорошее деление пиков в синей области, что является бонусом ч/б камеры. В области 4500-4800А, где обычно вообще почти ничего не видно, выросли хорошо заметные пики от железа, хрома, магния, натрия, кальция и марганца. Хром здесь я впервые ловлю так явно.
2. Высокие пики выросли и в области 6100-6500А. Там буянили кальций, железо и кремний. Такие мощные и явные пики железа в красной части тоже редко бывают.
3. Свечение атмосферных газов слабое, т.к. была маленькая скорость. Только линии кислорода O I 7774A и азота N I 7424A, 8216A проявились явно.
4. Не очень явно, но проступил калий, думаю что это был все-таки он. Хотя левая линия в дублете K I 7665A почему-то почти не видна, только правая K I 7699A проступила явно. Дело здесь наверное в том, что левая линия частично попадает в ту самую область поглощения от атмосферного кислорода в районе 7620A, который ее частично и экранирует.

В целом, этот спектр, несмотря на сложности с обработкой, показал для меня некоторые новые особенности, которых я раньше не наблюдал. Интересный спектр!

Yuri_18

Утром 18 августа попался интересный крайне медленный метеор (усредненная геоцентрическая скорость Vg=5км/с). UFOOrbit даже не хочет отображать этот базисный метеор, если не снять галочку фильтра минимальной наблюдаемой скорости Vo, которая теоретически возможна у метеоров. Но дело в том, что вычисляемая скорость усредняется по всей длине пути и за счет торможения она может оказаться меньше теоретического нижнего порога. Что говорит за то, что это метеор, а не обломок спутника? Я полагаю, что все сходящие с орбиты "гайки" должны иметь малый угол входа в атмосферу. В данном же случае угол входа в атмосферу был равен 63.5°. Это не похоже на обломок спутника, а значит все-таки мы имеем дело с метеороидом. Также в пользу этого говорит тот факт, что орбита имеет заметное наклонение 9.3°.

mag = -1.5m
Vo = 12.1 km/s
Vg = 4.8 km/s
a = 0.973 AU
q = 0.918 AU
e = 0.056
p = 0.96 years
peri = 318.77°
node = 144.58°
incl = 9.3°
H1 = 81.6 km
H2 = 37.7 km

Теперь про спектр, он тоже интересный. Очень яркий натрий на 5892А как и положено для медленных метеоров. Но вот триплет магния на 5174А совсем слабый на фоне железа, это несколько необычно. Соотношение Mg-Fe-Na 9%-42%-49%. На тройной диаграмме этот спектр занимает нехарактерное место, здесь редко что когда либо бывает, по крайней мере согласно со статьями, которые я видел.

Но и это еще не все. Рядом с линией кислорода 7774А снова обнаружился калий K I 7699A. Эта линия даже ярче линии кислорода, хотя понятно, что при такой скорости линия O I 7774A не может быть яркой. Свечение же калия как впрочем и натрия (оба щелочные металлы) легко возбуждается даже низкотемпературным пламенем, поэтому он здесь и проявился. Про калий у меня были сомнения, т.к. почти в том же месте есть и линии магния, о чем я писал выше. Но здесь (как же повезло!) наш метеор как раз имеет большой дефицит магния. Поэтому я еще больше убеждаюсь, что калий в спектрах я отождествляю верно. Smile

Yuri_18

Вдогонку к предыдущему спектру вот вам еще один. Вечером 11 сентября пролетел очень длинный, очень медленный и очень долгий метеор. Время полета в кадре 12.6 сек и это еще детект сработал не сразу. Я думаю, что полная длительность была не меньше 20 сек. судя по тому как он разгорался и затухал. Данные орбиты абсолютно точно намекают на то, что это был фрагмент какого-то спутника. Vg=0 km/s, угол входа в атмосферу маленький - всего 11°, орбита практически совпадает с Земной. Сгорел на высоте 44 км.

А что же спектр? А он практически такой же как и спектр предыдущего метеора в этой теме. Виден дефицит магния и даже линия калия - все то же самое. Соотношение Mg-Fe-Na 11%-35%-54%. Неужели спектр от сгорающих обломков спутника неотличим от спектра настоящего метеороида? Я немного в замешательстве.

Yuri_18

2023-08-20 23:57:15 LT. Этот спектр, я считаю, является образцово-показательным для имеющегося сетапа. Метеор не слишком яркий, линии с большего не пересвечены, попал в 2 спектральные камеры (причем хорошо по положению в кадре), которые не сильно уступают друг другу (ч/б + 1000 лин/мм и цветная + 1200 лин/мм). Я в итоге сложил оба спектра в один...

Метеор спорадический, средне-быстрый с геоцентрической скоростью около 40 км/с.

mag = -3.0m
Vo = 41.0 km/s
Vg = 39.4 km/s
a = 4.27 AU
q = 0.513 AU
e = 0.880
p = 8.83 years
peri = 273.07°
node = 147.27°
incl = 60.3°
H1 = 106.3 km
H2 = 74.9 km

Спектр нормального типа с примерно равным свечением Mg/Fe/Na. Очень хорошо видны пики ионизированного кремния Si II 6347А и 6371А, что не очень характерно для не очень быстрого метеора. Учитывая, что видны и другие пики Si I, можно сказать, что кремния в этой частице было достаточно много. Линия H-alpha 6563А не попадает точно на пик, из чего я делаю вывод, что в этом пике также присутствует Ca I 6573A. Я читал статьи, где велись споры, какая же линия ответственна за этот пик - линия Ha или Ca I. Так вот, в данном случае, я считаю, обе линии дают вклад в этот пик. Также из интересного можно отметить, что видны пики K I 7665А, 7699А и Sr I 4607A - это те элементы, про которые я писал несколькими постами выше. Есть странный пик примерно на 9045А - я там рядом отметил линию кислорода, но это от безысходности, она не попадает на пик. На данный момент я не знаю, что отвечает за этот пик (он был также зафиксирован украинским коллегой). Я пока не нашел соответствий среди известных элементов. Надо думать, надо искать.

Ч/б камера также захватила спектр второго порядка. Он достаточно шумноватый и показал в основном только яркие линии в зелено-желтой области. Хорошо видны разделение триплета магния на два пика и линия хрома Cr I 5206A, но сильно больше из него вытянуть не получается. И да, видна линия H-beta 4861A, что косвенно подтверждает наличие H-alpha (которая, как я писал выше, путается с линией Ca I).

Yuri_18

Спектр яркого болида от 11 октября 2023 года. Он был захвачен камерой в Повязыни, тоже сквозь дымку и облака. Но в целом повезло что попался. Спектр показал две интересные особенности.

1. Есть дефицит натрия. Соотношение Mg-Fe-Na: 38%-52%-10%. Перигелийное расстояние 0.237 АЕ не слишком маленькое, чтобы можно было этим объяснить недостаток натрия. Причины явно другие. Возможно, это особенность ярких болидов и процессов, характерных для мощных вспышек. Тем более, что для STA дефицит натрия совсем не характерен. Яркие болиды попадаются нечасто, чтобы здесь можно было выявить какую-то закономерность. Поэтому нужно наблюдать далее.

2. В ИК проявились очень мощные линии Ca II , и это при том что линии свечения атмосферных газов совсем скромные. При этом дублета Ca II в УФ явно не видно, возможно из-за слабой чувствительности сетапа с этой спектральной области. Такую картину вижу впервые. Наверное и здесь виной особенности процессов в ярких вспышках крупных болидов. Тоже возьмем на заметку.

Yuri_18

В ночь с 24 на 25 октября попался очень медленный спорадический метеор с Vg=9.8km/s. Почти все его свечение было обусловлено линией натрия Na I 5892A. Спектр имел тип Na rich, соотношение Mg/Fe/Na: 5%-16%-79%

Хотя все остальные линии в спектре слабы и видны на уровне шума, все же удалось разглядеть пик калия в районе 7700A. Пока остальным элементам не хватало температуры чтобы нормально засветиться, у калия как щелочного металла появился шанс выделиться в спектре. Этот пик оказался даже чуть-чуть ярче чем известная линия кислорода O I 7774A, которая является самой яркой в спектрах быстрых метеоров.

Второй интересный момент заключается в том, что линии, обусловленные атмосферными газами, очень слабы из-за низкой скорости метеороида, но при этом линия азота N I 8216A неожиданным образом высветилась довольно уверенно.

Yuri_18

Вечером 9 ноября пролетел медленный спорадический метеор с очень примечательным спектром. Геоцентрическая скорость 16.2 km/s, радиант в созвездии Кассиопеи. Спектр захватили сразу 3 камеры, но только в одну попал сам метеор. Для работы я взял два наиболее удачных спектра - из Крыжовки (метеор попал) и Деражного (попал только сам спектр без метеора). В первом была плохо видна синяя область, но прекрасно получилась остальная часть. А во втором наоборот - синяя область проработалась хорошо, а вот дальний конец спектра был виден слабо. В конце обработки обоих спектров я уже традиционно сложил их в один для усреднения шумов.

Итак, чем же этот спектр интересен. Соотношение Mg/Fe/Na: 20%-57%-23%. Мы имеем дело с железо-каменным метеороидом с явно повышенным свечением железа. На треугольной диаграмме этот спектр лежит необычно высоко, я с такими наверное и не сталкивался раньше. Кроме того, меня удивила яркая ИК область с изобилием линий, которые проработались несмотря на маленькую скорость. Я поначалу даже не сразу разобрался в пиках, т.к. из-за маленькой скорости обычные линии атмосферных газов были относительно слабы и не очень выделялись. Зато присутствовали другие пики, которых я раньше не наблюдал. Я стал их "пробивать" по своим библиотекам спектральных линий и в какой-то момент понял, что это линии железа (ну конечно же, ведь метеор с повышенным содержанием железа). Оказалось, что линии железа явно видны везде, по всему спектру. Очень интересная картина. Я думал, что на 167 по счете спектре меня трудно чем-то удивить, но оказалось, что есть еще что-то новенькое. В итоге, под три десятка новых линий железа я отметил на этом спектре.

На что еще можно обратить внимание. Много хрома, он виден в синей и зеленой областях. Линия Cr I 5206А так вообще яркая. Я думаю, хром за собой притащило железо, где железо - там и хром. Второй момент, это очень слабое свечение кальция и особенно кремния, их явно не много. Также можно отметить присутствие калия K I 7699A и 7665A, но для медленных и ярких метеоров это скорее норма, как я уже понял.

Элементы орбиты:

RA: 1.3°
Dec: 54.3°
mag = -2.2m (я думаю, на самом деле ярче, UFOAnalyzer врет)
Vo = 19.8 km/s
Vg = 16.2 km/s
a = 2.09 AU
q = 0.873 AU
e = 0.582
p = 3.02 years
peri = 227.32°
node = 226.70°
incl = 19.8°
H1 = 93.1 km
H2 = 43.2 km (на самом деле несколько меньше, концовка метеора скрылась за деревом)

Yuri_18

Я продолжаю разбирать завалы спектров, которые накопились за время ясной погоды. 16 сентября 2023 года в наши камеры попал яркий медленный (летел >6 сек.) спорадический метеор. В середине пути он дал вспышку, которая полностью засветила спектр в зеленой и желтой областях, но высветила линии в остальных. Поэтому пришлось повозиться с обработкой. Сначала я получил отдельные спектры для 3-х разных частей траектории:

- part1: спектр метеора до вспышки
- part2: спектр в момент вспышки и сразу за ней (яркие линии сильно пересвечены)
- part3: спектр метеора на затухании

Затем я сделал две суммы спектров:

Спектр 1: part1 + part3
Спектр 2: part1 + part2 + part3 (яркие линии сильно пересвечены)

RSpec позволяет склеивать разные части спектров, чем я и воспользовался. Финальный спектр я склеил следующим образом:

3750-4850А: Спектр 2
4850-6000А: Спектр 1
6000-9100А: Спектр 2

Такие манипуляции позволили избежать присутствия в спектре сильно пересвеченных линий.

Теперь о самом спектре. Соотношение Mg-Fe-Na я решил теперь делать немного иначе. А именно, с вычитанием линии Fe I 5167A из триплета магния для более точного определения доли магния в свечении. Но об этом я подробнее расскажу в следующем посте. Было получено соотношение Mg-Fe-Na: 2%-53%-45%. Т.е. метеор оказался с явным дефицитом магния и с повышенным свечением железа. Этот спектр чем-то напоминает предыдущий sp167 (если не считать дефицит магния) - много железа, линии которого видны в красной и ИК областях, много хрома, мало кремния и кальция, хорошо видна линия калия. Я постепенно прихожу к выводу, что проникновение метеороида в плотные слои атмосферы (скажем до высоты порядка 50 км и ниже) позволяет лучше светиться железу. Поэтому не только большое содержание в железа в частице влияет на яркость линий железа. Нужно поподробнее понаблюдать за этим предположением в будущем.

Элементы орбиты:

RA: 340.2°
Dec: -20.5°
mag = -2.0m
Vo = 14.7 km/s
Vg = 9.3 km/s
a = 1.44 AU
q = 0.872 AU
e = 0.396
p = 1.74 years
peri = 57.81°
node = 353.33°
incl = 3.2°
H1 = 79.8 km
H2 = 42.4 km

Yuri_18

В 2005 году Borovicka et al. предложили классификацию метеорных спектров по соотношению интенсивностей (вычисляются как площади под графиком) следующих линий и полос:

- Mg I (мультиплет 2): триплет 5167A, 5173A и 5184A
- Fe I (мультиплет 15): 5269A - 5460A
- Na I (мультиплет 1): дублет 5890А и 5896А

Результат наносится на тройную диаграмму и это позволяет отнести спектр к той или иной группе. Проблемой является то, что триплет магния содержит внутри себя яркую линию железа Fe I 5167.5A. Честно говоря, я не знаю, учитывался ли этот момент в прошлых исследованиях и если да, то как? В тех статьях, что я видел, чаще всего оборудование имело небольшое спектральное разрешение, поэтому учесть эту линию железа как мне кажется было проблематично. А она могла вносить значительные искажения в результат. Я решил попробовать избавиться от этой проблемы путем вычитания интенсивности линии Fe I 5167.5A из триплета магния. Но как это сделать?

Поскольку все линии железа взаимозависимы - чем больше железа, тем ярче становятся все линии, я решил высчитывать интенсивность линии Fe I 5167.5A исходя из измеренного значения железного мультиплета 15. Но для этого нужно знать соотношение интенсивностей линии Fe I 5167.5A и мультиплета 15. Его можно узнать из анализа спектра железного метеора, где нет мешающих линий магния и натрия. В моей коллекции уже есть 5 железных спектров. Вот что у меня вышло:

Int. (Fe I 5167.5A) / Int. (mult. 15)

sp019: 0.217
sp060: 0.189
sp073: 0.269
sp081: 0.205
sp130: 0.208

average: 0.22

Таким образом, интенсивность триплета магния будет равна измеренной интенсивности пика триплета магния (вместе с Fe I 5167.5A) за вычетом интенсивности мультиплета 15, умноженной на коэффициент 0.22.

Все на самом деле не так просто. Этот коэффициент получен для железных метеоров, которые имеют скорость порядка 20 км/с. Для быстрых метеоров он может быть несколько другим. Но тем не менее, лучше уж хоть как-то корректировать интенсивность магния чем никак. В будущем посмотрим, как будет работать такой подход.

На примере sp142 постом выше получилось, что процент магния после пересчета уменьшился с 12% до 2%, т.е. свечение магния в спектре должно быть исчезающе мало. Косвенно это подтверждается полным отсутствием линии Mg I 5528.4A, которая является довольно яркой и в большинстве случаев хорошо заметна. В аттаче картинка со сравнением sp142 и sp167, и линией Mg I 5528.4A. Значит метод работает?