Достижения
2020
1. Новые фундаментальные результаты в ограниченной задаче трех тел
Получены новые важные результаты в классической задаче трех тел, позволяющей описывать основные особенности движения малых естественных и искусственных тел на больших интервалах времени, недоступных численному интегрированию.
Введено понятие поверхности минимальной скорости, являющейся модификацией поверхности нулевой скорости (поверхности Хилла), играющей ключевую роль в описании области возможных движений.
Проведено качественное исследование возможных режимов движения малых небесных тел, движущихся в окрестности орбиты большой планеты примерно с тем же значением периода обращения, но в противоположном по отношении к планете направлении. Предложена аналитическая модель динамики небесных объектов при резонансе средних движений первого порядка, воспроизводящая формирование хаотических движений при таком резонансе. Найдены примеры возможного хаотического движения некоторых объектов пояса Койпера, хорошо согласующиеся с предсказаниями модели.
Получена специальная форма разложения возмущающей функции двукратно осредненной ограниченной эллиптической задачи трех тел с точностью до четвертой степени включительно относительно малого параметра. Выполнены расчеты орбитальной эволюции гипотетических объектов - тел малой массы в недавно открытой экзопланетной системе GJ 3512 и ряда астероидов с либрационным изменением аргумента перигелия.
Авторы:
Холшевников К.В., Титов В.Б. (СПбГУ)
Сидоренко В.В., Вашковьяк М.А. (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН)
Публикации:
1. Kholshevnikov K. V., Titov V.B. Minimal Velocity Surface in a Restricted Circular Three-Body Problem // Vestnik
St. Petersburg University, Mathematics, V. 53, No. 4, P. 473-479 (2020)
2. Efimov, S., Sidorenko, V. An analytically treatable model of long-term dynamics in a mean motion resonance with coexisting
resonant modes // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy P. 132-27
(2020) https://doi.org/10.1007/s10569-020-09965-5
3. Sidorenko, V.V. A perturbative treatment of the retrograde co-orbital motion. Astronomical Jornal. V. 160:257 (10 pp)
(2020) https://doi.org/10.3847/1538-3881/abbb38
4. Vashkov'yak M.A. Some Peculiarities of the Evolution of Orbits in the Satellite Restricted. Elliptic Doubly Averaged
Three-Body Problem // Solar System Research, v. 54, No 1, P. 49-63 (2020) DOI: 10.1134/S0038094620010098
5. Vashkov'yak M.A. On the Evolution of Orbits in the Outer Version of the Restricted Elliptic Doubly Averaged Three-Body
Problem // Solar System Research, v. 54, No 4, P. 329-343 (2020) DOI: 10.1134/S0038094620040097
2. Метод оценки вероятности столкновения околоземных астероидов с Землей
В связи с возросшим темпом получения наблюдений астероидов, сближающихся с Землей, разработана быстрая методика оценки вероятности столкновения малых тел с Землей, поскольку после каждого нового наблюдения объекта значение вероятности меняется и ее приходится оценивать заново. Это линейный метод оценки вероятности столкновения околоземных астероидов с Землей, в котором используется специальная криволинейная система координат, связанная с номинальной орбитой астероида. Одна из координат этой системы - средняя аномалия оскулирующей орбиты астероида. Использование криволинейной системы координат позволяет учитывать, что доверительная область искривлена и растянута в основном вдоль номинальной орбиты астероида. Показано, что предлагаемые усовершенствования дают более точные и заслуживающие доверия результаты, чем уже ставшим классический метод плоскости цели.
Авторы:
Вавилов Д.Е. (ИПА РАН)
Публикации:
1. Vavilov D. E. The partial banana mapping: a robust linear method for impact probability estimation // Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society, Volume 492, Issue 3, March 2020, P. 4546–4552, https://doi.org/10.1093/mnras/stz3540
2019
1. Механизмы образования вытянутых форм астероидов и комет
Авторами показано, что сублимация льда с поверхности ядра кометы приводит к значительным изменениям ее формы. Из моделирования следует, что в зависимости от эволюции вращения кометного ядра через некоторое время сферические кометы приобретают различные наблюдаемые формы, в том числе и гантелеобразные. Форма первого обнаруженного межзвездного астероида ‘Oumuamua является сильно вытянутой, что не наблюдается среди астероидов Солнечной системы. Предложен механизм вытягивания формы небольших межзвездных астероидов и комет путем эрозии космической пыли. Показано, что астероиду ‘Oumuamua требуется от 200 млн до 2 млрд. лет блуждания по Галактическому диску для превращения из ординарного астероида в сильно вытянутый, что согласуется с исследованиями других авторов.
Авторы:
Вавилов Д.Е., Медведев Ю.Д. (ИПА РАН)
Публикации:
1. Vavilov D.E., Medvedev Yu.D. Dust bombardment can explain the extremely elongated shape of 1I/'Oumuamua and the lack
of interstellar objects // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, V. 484, L75-L78. 2019.
2. Vavilov D.E., Medvedev Yu.D., Eggl S., Zatitskiy P.B “Shape evolution of cometary nuclei via anisotropic mass loss.”
Astronomy and Astrophysics: Letters, V. 622, L5. 2019.
2018
1. Динамические массы главного пояса астероидов и пояса Койпера из наблюдений космических аппаратов
Массы и орбиты 301 астероида главного пояса и 30 крупнейших транснептуновых объектов улучшены и их гравитационное влияние учтено при построении новых более точных планетных эфемерид. Гравитационное влияние более мелких тел, которые в сумме составляют заметную часть общей массы, впервые было представлено и уточнено в виде двумерной дискретной вращающейся модели поясов астероидов, состоящей из материальных точек. При уточнении эфемерид использовались более 800000 наблюдений, включающих в себя, как классические наземные наблюдения, так и современные радарные с космических аппаратов. Новые оценки массы Главного пояса астероидов и пояса Койпера были получены на основе переработанной планетной теории EPM2017 на новой программной платформе ЭРА-8 и составили: Masteroid belt = (4.01 ± 0.01)·10-4 M⊕ ; MKuiper belt = (1.97 ± 0.10)·10-2 M⊕.
Авторы:
Питьева Е. И., Питьев Н. П., Павлов Д. А. (ИПА РАН + СПбГУ)
Публикации:
1. Pitjeva E. V., Pitjev N. P. Mass of the Kuiper belt // Celest. Mech. And Dyn.Astron., v. 130, Issue 9, article id. 57, 17 pp. (2018),
doi: 10.1007/s10569-018-9853-5.
2. Питьева Е. В., Питьев Н. П. Массы главного пояса астероидов и пояса Койпера по движениям планет и космических аппаратов // Письма
в Астрономический Журнал, т.44, № 8/9, С.
554-566 (2018); (Pitjeva E. V., Pitjev N. P. Masses of the Main Asteroid Belt and the Kuiper Belt from the motions of planets
and spacecraft. Astronomy Letters, vol. 44, numb. 8-9, p. 554-566 (2018), doi: 10.1134/S1063773718090050.
2017
1. Резонансные многополосные структуры в протопланетных дисках; исследование вековой динамики планет в кратных звездных системах
Теоретически показано, как планета в системе одиночной или двойной звезды формирует в планетезимальном диске многополосную кольцевую структуру. В яркой форме этот эффект проявляется в случае циркумбинарных дисков. Оценено пороговое значение массового параметра системы, выше которого формируется многополосная структура в диске. В рамках предложенной теории объяснены природа и параметры трехполосной структуры в диске HL Tau. Сделан вывод, что обнаружение циркумбинарных кольцеобразных структур при наблюдениях систем двойных звезд может быть свидетельством существования планет. Разработана методика исследования вековой динамики планет в кратных звездных системах посредством массового вычисления характеристических показателей Ляпунова на множестве возможных значений орбитальных параметров планеты. Для планетных систем 16 Cyg и HD 196885 впервые получены оценки ляпуновского времени для всех возможных значений орбитальных параметров планеты.
Авторы:
И.И.Шевченко, Т.В.Демидова, А.В.Мельников (ГАО РАН)
Публикации:
1. T.V. Demidova, I.I. Shevchenko. Three-lane and multilane signatures of planets in planetesimal discs //MNRAS 463, L22 (2016).
2. T.V. Demidova, I.I. Shevchenko. Resonant stratification of young debris disks with planets» //Abstract booklet of the
International Conference «Planet Formation and Evolution 2017». Jena, Germany, 2017. P. 36. (2017).
3. Т.В. Демидова, И.И. Шевченко. Моделирование динамики остаточных дисков в системах Кеплер-16, Кеплер-34 и Кеплер-35 //Письма в АЖ
2016
1. Предложен способ ликвидации космической угрозы ядерным зарядом
Рассматривается один из способов противодействия астероидной опасности: уничтожение объекта ядерным зарядом. Установлено, что подрыв незадолго перед предсказанным падением приводит к катастрофическим последствиям: падению множества высокорадиоактивных осколков на Землю. Разработан проект подрыва за несколько лет перед падением. Осуществимость проекта вызвана тем, что подавляющее большинство опасных объектов несколько раз проходит вблизи Земли, прежде чем столкнуться с ней. Расчеты показали, что в течение 10 лет после подрыва на Землю выпадает ничтожное число осколков, существенно уменьшивших за это время свою радиоактивность. В большинстве же случаев ни один осколок не сталкивается с Землей.
Целесообразен для применения, по крайней мере, в двух случаях:
- при невозможности мягкого увода объекта с орбиты столкновения;
- для ликвидации объекта, постоянно возвращающегося к Земле и требующего многократных уводов его с опасной орбиты.
Авторы:
Александрова А.Г., Галушина Т.Ю., Прищепенко А.Б., Холшевников К.В., Чечеткин В.М. (ИПМ РАН + СПбГУ + Томский ГУ)
Публикации:
1. Александрова А.Г., Галушина Т.Ю., Прищепенко А.Б., Холшевников К.В., Чечеткин В.М. О превентивном разрушении опасного
астероида // Астрон. журн., 2016, 93, 6, 595–602.
2. A.G.Aleksandrova, T.Yu.Galushina, A.B.Prishchepenko, K.V.Kholshevnikov, V.M.Chechetkin. On the preventive destruction of
hazardous asteroid // Astronomy Reports, 2016, Vol. 60, 6, 611-619.
2015
1. Динамическая эволюция высокоэллиптических объектов в окрестности орбит типа «Молния»
На основе результатов численного моделирования движения высокоэллиптических объектов на интервале времени 240 лет в окрестности орбит типа «Молния» (использовалась «Численная модель движения ИСЗ», разработанная в НИИ ПММ ТГУ) показано, что орбитальная эволюция существенно зависит от начального значения долготы восходящего узла. В зависимости от ориентации плоскости орбиты в пространстве, падение объектов с большой парусностью на Землю происходит при значениях парусности от 3 до 16 м2/кг. Вековые возмущения большой полуоси орбиты, вызываемые сопротивлением атмосферы и эффектом Пойнтинга–Робертсона, приводят к прохождению спутником через зоны резонансов высоких порядков. Это приводит к формированию слабо стохастических траекторий. При сильных возмущениях от сопротивления атмосферы вековые возмущения большой полуоси орбиты обеспечивают быстрое прохождение спутником областей резонансов высоких порядков,что исключает возможность формирования слабо стохастических траекторий. В ходе выполнения программы наблюдений высокоэллиптических объектов на телескопе СБГ Кауровской астрономической обсерватории обнаружено несколько объектов, дальнейшие наблюдения которых будут использоваться для проверки теоретических выводов (УрФГУ).
2014
1. Исследовано влияние вековых резонансов на движение околоземных объектов
Исследовано влияние вековых резонансов на движение околоземных объектов в диапазоне больших полуосей от 8000 до 60000 км и в диапазоне наклонений от 0 до 90 градусов при различных эксцентриситетах. Показано, что в интервале от 0 до 50 градусов влияние устойчивых нодально-апсидальных вековых резонансов не приводит к нарушению регулярности движения. Начиная с наклонений, равных 55 градусов, на движение объектов начинает действовать резонанс типа Лидова-Козаи, что сразу же приводит к резкому возрастанию эксцентриситета. В сочетании с другими вековыми резонансами при условии устойчивой либрационной эволюции критических аргументов всех действующих резонансов на приполярных орбитах возможно катастрофическое развитие орбитальной эволюции вследствие возрастания эксцентриситета до единицы. Интересно отметить, что критический аргумент резонанса Лидова-Козаи имеет устойчивую либрационную эволюцию во всем диапазоне рассматриваемых больших полуосей, и в диапазоне наклонений от 55 до 90 градусов. Это говорит о том, что в этой области пространства имеет место устойчивое равновесие в действии на вековое движение перицентров орбит объектов трех возмущающих факторов: сжатия Земли и притяжения Луны и Солнца. Возникновение хаотичности вызывается наложением на устойчивый вековой резонанс одного или нескольких резонансов, для которых критический аргумент меняет либрационный характер изменения на циркуляционный и обратно.
Авторы:
Бордовицына Т.В., Томилова И.В., Чувашов И.В., Александрова А.Г., Рябова Г.О. (АО ТГУ)
Публикации:
1. Астрономический вестник, 2014, 48, 4, 280–289; Известия вузов. Физика, 2014, вып. 4, 84-91; Известия вузов.
Физика, 2014, вып. 6, 102–109;Proceedings of IAU S310. 2014, 176–177.;Известия вузов. Физика, 2014, 57, 10/2.
2013
1. Неустойчивость звездной системы Йота Большой Медведицы (τ UMa = ADS 7114)
Доказана неустойчивость четверной звездной системы τ UMa (HD 76644 = ADS 7114). Ранее в работе (Жучков и др., Астрон. журн., 2012, 7, 568) для нее были определены физические и орбитальные параметры, а также на основе моделирования динамики и использования классических критериев устойчивости было сделано заключение о вероятной неустойчивости системы. Теперь неустойчивость системы в целом установлена на основе массовых вычислений показателей Ляпунова на представительных множествах значений параметров и начальных условий. По-видимому, это единственная известная кратная система, для которой неустойчивость строго установлена. Характерные значения для времени распада составляют менее 1000 лет, для Ляпуновского времени менее 100 лет.
Авторы:
Орлов В.В., Мельников А.В., Шевченко И.И., Кияева О.В., Жучков Р.Я., Малоголовец Е.В., Бикмаев И.Ф., Балега Ю.Ю. (ГАО РАН + СПбГУ + КФУ + САО РАН)
2012
1. Исследование орбитальной эволюции ИСЗ в окрестности резонанса 1:2
По результатам выполненных на телескопе СБГ АО УрФУ позиционных наблюдений ИСЗ, движущихся в окрестности резонанса 1:2, обнаружены объекты с умеренными значениями отношения миделева сечения к массе. Моделирование орбитальной эволюции показывает, что подобные объекты могут покинуть резонансную область под влиянием сил светового давления.
Авторы:
Кузнецов Э.Д., Захарова П.Е., Гламазда Д.В. (АО УрФУ)
2. Определен класс тел нерегулярной структуры с ускоренной сходимостью ряда Лапласа для гравитационного потенциала
Определен класс тел нерегулярной структуры, для которых скорость сходимости ряда Лапласа для гравитационного потенциала выше, чем для всего класса тел нерегулярной структуры. Анализ экспериментальных данных (по численной модели геопотенциала) показал, что Земля, скорее всего, принадлежит подклассу тел нерегулярной структуры с ускоренной сходимостью ряда Лапласа.
Авторы:
Шайдулин В.Ш., Холшевников К.В. (СПбГУ + ГАО РАН)
3. Массовое отождествление астероидов в орбитальных резонансах
Проведено массовое отождествление астероидов в двухтельных и трехтельных резонансах с планетами Солнечной системы; составлен каталог резонансных астероидов.
Авторы:
Смирнов Е.А., Шевченко И.И. (ГАО РАН)
4. Ограничения сверху на плотность и массу темной материи в Солнечной системе
Поиск и оценка возможного гравитационного влияния темной материи в Солнечной системе выполнены на основе обновленной версии EPM2011 планетной части численных эфемерид ИПА РАН. Ограничивающие оценки для темной материи в Солнечной системе найдены из анализа движения перигелиев планет. Использовано около 677 тысяч позиционных наблюдений планет и космических аппаратов 1913-2011 гг. Найдено, что на расстоянии орбиты Сатурна плотность темной материи ρdm ниже, чем 1.1·10-20г/см3. Масса темной материи в сфере внутри орбиты Сатурна, даже с учетом ее возможной концентрации должна быть меньше, чем 1.7·10-10Msun.
Авторы:
Питьев Н.П., Питьева Е.В. (ИПА РАН + СПбГУ)