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宇宙を感じる生活

<続> パンスターズ彗星の尾の謎

※計算に進展がありましたので編集し最後に追記しました(2013/6/29)
前回、パンスターズ彗星のアンチテイルについて疑問に思ったことを書かせていただきました。
今回はその続きですが、少し専門的な内容なので詳しい説明は省かせていただきますね。

さて、謎の件について、問い合わせもしつつ、いただいたアドバイスや資料も参考に、自分なりに考えた結果、次のような推測にたどり着きました。

「パンスターズ彗星が最も太陽に近づいた3月10日頃3月5日頃に、短期間にβ<0.5程度β<0.07のダストが大量に放出される現象が発生し、それが謎の尾になったのではないか」
値の変更とグラフを追加しました(6/29編集)
b0253922_5103498.png


通常の尾を作っているダストは継続的に放出されているが、それとは独立して、謎の尾のダストは3月上旬の一時期にドバっと放出されたってことはありませんか?・・ということが言いたいのです。

ド素人の推測なので、全然間違ってる可能性も大いにあります。疑いの目で見てくださいね(笑)

週末に取り組んでみたのは、
①彗星の軌道要素から位置計算をやってみた
②彗星からダストを放出させてみてシミュレーションしてみた
でした。梅雨の時期は天文計算に限ります(^^)

結果は下の2つのグラフ
・原点が太陽の位置、平面は彗星の軌道面
・グリッドは地球と太陽の距離を1とした天文単位
・緑の線がパンスターズの軌道
・橙の点は前回記事の中のKさんの写真の撮影された日(5/5,5/9,5/13,5/22,5/31,6/8)
・青の線はβ=1.0としたシンダイン曲線
・赤の点線が3/11に放出したダストのシンクロン曲線を直線に置き換えたもの
 (ちなみに3/11の彗星の位置は原点の左側の緑の点のちょっと上です)

左が5/5のダストシミュレーション                  右が5/31のシミュレーション
b0253922_22574074.pngb0253922_22575978.png



















3/11に色々な大きさのダストが放出された後、空間を飛んで5/5時点, 5/31時点の位置を結んだものが、赤の点線になります。
この点線が前回の記事で書いた「謎の尾」の角度に似ています。
さらに左右のグラフを見比べていただくと、この角度が一定角を保ちながら進んでいくというところが重要です。
赤の点線の長さは無視して角度だけ見てくださいね。

なお3/11シンクロン曲線が直線になってしまっているのは、β=1.0は簡単に計算できるけど、他が計算できなかっただけです(^^;)
本来は曲線という通り緩やかに弓なりになるはずなので、直線で書いているのは誤りになるのですがシンダイン曲線よりは直線になるようなので、ここでは仮説を立てる為に強引に直線にしました。
力不足につきご容赦ください。
⇒βが他の値も計算できるようになりました(6/29)

当初は、β=1.0のシンダイン曲線で謎の尾が説明できるのではないか、と頭の中で考えていました。
実際にシミュレーションしたら大はずれでした。
どうしても太陽と反対方向寄りに尾が伸びてしまうのです。

ラチがあかなくなったので、思い切って近日点通過時のβ=1.0を書いたところ、
謎の尾に近い角度が出てきたというわけです。

β<0.5程度と考えてみたのは、Kさんの写真によるアンチテイルの長さが0.25天文単位でしたので、3/11日に放出したと仮定するとβはかなり0に近いと考えないと尾が長すぎるからです。具体的にβも決められるはずですが、こちらも力不足によりわかりません。ご容赦ください。
⇒こちらもβが計算できるようになったため放出日が求められました(6/29)


自分の立てた説に反論してみると・・
近日点通過頃に大きな放出があったなら増光するのでは?
っていうか、近日点通過頃だけに放出ってあまりにも出来すぎてない??

・・・むむむ(笑)

今のところ、こういうモデルでも立てなきゃ謎の尾をうまく説明できないので・・(^^;)


<6/29追記>
この記事を書いた6/25にはまだ彗星の軌道要素から彗星の位置を知ることしかできなかったため、β=1.0のダストしかシミュレーションできず、かなり推測が入ったものでした。

その後、彗星の位置が分かれば放出されたときのダストの速度や方向がわかることに気がついたので最初の初期条件だけで軌道が正確に計算できるものかを試してみました。
高校の物理の教科書を引っ張り出しました(笑)
Excelを使い、ある時刻の位置でのダストの速度に、太陽の引力で発生する加速度からダストの速度に変化を加え次の位置を計算し、ひたすら繰り返しただけです。1分刻みでシミュレーションしました(過剰だと思いますが・・)

その結果、軌道要素から計算した彗星の軌道とほぼ一致しました。当たり前といえば当たり前なんですが、ちょっと感動です!(^^)
条件を設定すれば、動きが計算できるようになったので、βを変えて(太陽の引力の影響を小さくして)同様にシミュレーション。放出日を3/11とすると、謎の尾と太陽の反対方向との角度差が実測より少し小さくなることがわかったので、放出日も変えてみました。Kさんの写真による5/31の謎の尾の長さが実距離で0.25AUでしたので、その長さになるようなβも探しました。

結果は、冒頭のグラフのように3/5頃にβ=0~0.07のダストの放出で観測結果と大体一致するようになったという訳です。グラフの赤い線が謎の尾をシミュレーションで再現したものになります。専門的には3/5放出のダストによるシンクロン曲線ということになります。

Kさんの写真による解析では5/5付近の謎の尾の長さがシミュレーションより短いですが、軌道面をほぼ真横から見ている5/31頃に比べて軌道面を上から見ている状態になっていたため、暗く見えたのだと推測します。

観測から仮説を立ててシミュレーションで再現できるのも楽しいものですね。いつの時代の天文学者さん達もこういう興奮を日々味わっているのでしょうね(^^)
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by star-feel | 2013-06-25 23:47 | 天体感測(実測編) | Comments(0)

by star-feel