ニューホライズンズからのKBOバイナリの高解像度検索

探査機ニューホライズンズが太陽系外縁天体の密度が高い所を通過するのに合わせて既知の天体が連小惑星じゃないか望遠カメラのLORRIを使って調べてみました。CCは４つのうち2個が連小惑星だったので連小惑星割合が高そうです。以下、機械翻訳。
ニューホライズンズからのKBOバイナリの高解像度検索
（2021年8月15日受理、2022年1月2日改訂、2022年1月15日受理）
概要
New Horizo​​ns LORRIカメラを使用して、5つのカイパーベルトオブジェクト（KBO）付近の衛星を検索しました
：4つのコールドクラシック（CC：2011 JY31、2014 OS393、2014 PN70、2011 HZ102）および1つの散乱円盤天体（SD：2011 HK103）。これらのオブジェクトは
探査機ニューホライズンズから0.092〜0.290 auの距離で観測され、達成136〜430 kmの空間解像度（解像度は約2カメラピクセル）、
他の施設からも可能です。ここでは、CC 2011JY31がバイナリシステムであることを報告します
ほぼ等しい明るさのコンポーネントで、CC 2014OS393はおそらく同じ明るさです
バイナリシステム、他の3つのKBOはバイナリの証拠を示しませんでした。
JY31バイナリの準主軸は198.6±2.9kmで、軌道傾斜角は61.34±1.34度、および公転周期1.940±0.002d。
2014OS393バイナリオブジェクトには見かけ上の距離は約150kmで、2011JY31と2014OS393が最もタイトなKBOバイナリになります
システムはこれまでに解決されました。 HK103とHZ102の両方がSNR≈10で検出され、観測では、間隔が約430kmを超える等しい明るさのバイナリは除外されています
それぞれ〜260km。 PN70の空間分解能は約200kmでしたが、これはオブジェクトのSNRは約2.5–3であり、その二値性を調べる能力が制限されていました。バイナリ
私たちの小規模な調査で調査されたCCバイナリの頻度（67％、PN70を含まない）は
CCの大規模な調査によって示唆された高いバイナリ頻度と一致している（Fraseretal。 2017a、b; Noll etal。 2020）および最近の微惑星形成モデル（Nesvorn´y
etal。 2021）、しかし、結果をより小さな軌道の準主軸とより小さな軌道に拡張します
以前に可能だったよりもオブジェクト。


図1.OS393の観測中に撮影された125枚の画像のRAおよびDECドリフト率が表示されます。
REQID131ss。 ポインティングは、コマンドされたターゲットを中心とした±250 µrad（±5200）の不感帯内でドリフトします
エフェメリスの場所。 ヒドラジンスラスターは、デッドバンド内のポインティングを維持するために発砲します。 の時代
スラスターの発火は、このプロットのRAまたはDECドリフト率の急激な変化に関連しています。 平均
この一連の観測の総空面ドリフト率は27.34±4.51µrads-1でした。
（5.64±0.93秒角s-1）、これはニューホライズンズの観測に典型的です。


図2.OS393の観測の1セット（REQID = 131ss）のウィンドウ選択の詳細。背景
画像はPalomarDigital Sky Survey（赤いフィルター、第2世代の縮小）から取得されます。天体
北は真下を指し、天の東は右を指します。オレンジ色のボックスはLORRIFOVです
XLORRI（CCDカラムの増加方向）が右を指し、YLORRI（の方向）
CCD行の増加）上向き。マゼンタのボックスは、要求されたウィンドウ（つまり、指定されたウィンドウ）です。
オレンジ色のボックスのすぐ上にあるマゼンタにリストされているコマンド引数によって）。破線のマゼンタのボックス（
明るい黄色の背景の強調表示）は、ポインティングデッドバンドのサイズによって縮小されたマゼンタのボックスです。
（500 µrad = 10400）各次元で。通常、画像ウィンドウのサイズは、KBOとKBOの両方をキャプチャするように設定されています。
破線のマゼンタのボックス内にV≤13の星が少なくとも1つあります。赤い点はLORRIのボアサイトを示しています
場所。これは、ポインティング制御システムがOS393に配置するように命令した場所です。赤いボックスは
LORRIボアサイトを中心としたポインティングデッドバンドのサイズ。赤いXは予測されたものを示しています
観測の計画に使用されたエフェメリスを使用したOS393の位置。これは、ボアサイトからオフセットされています。
1×1の時間の近くに撮影された4×4の画像から位置天文学を使用して導出された絶対ポインティングエラーによって
観察。シアンのXは、に基づいて生成された新しいエフェメリスを使用して予測されたOS393の位置を示しています
4×4画像でのOS393の位置。シアンのボックスは、その場所を中心としたポインティングデッドバンドです。
UCAC4カタログの星のAPASSからのVの光度は、シアンで示されています。


図3.2つの異なるエポックからのHK103の合成画像（赤い線の上の2018-08-17と2018-
赤い線の下の08-19）が表示されます。エポックごとに、一番上の行には、
1024×1024のLORRI1×1画像全体のウィンドウ部分。下の行には64×64フレームが表示されます。
KBO（一番上の行で赤で囲まれている）または同等の明るさの近くの星（丸で囲まれている）のいずれかを中心にしています
一番上の行の青色）。エフェメリスの位置に画像を整列させることによって生成された合成画像
HK103の画像が最初の3列に表示されます。最初の2列に125枚の画像が結合され、
3列目は250枚の画像を組み合わせています。 REQIDは、各フレームの左上に表示されます。
250枚すべての画像を星に合わせて作成した合成画像が4列目に表示されます。全て
画像は、-1から1 DNの範囲の線形ストレッチを使用して表示されます。ただし、
4番目の列。円で囲まれた星の飽和を避けるために-2から4DNまでのストレッチを使用します。天の北
すべての画像で下向きと東向きが右向きです。


図4.シングルおよびダブルPSFは、HK103のダブルサンプリングされたLORRI画像に適合します。 パネルのペア
左側には、最初のエポックからの2つの観測（REQID 123uおよび123v）と、
右側のパネルのペアは、2番目のエポックからの2つの観測値を示しています（REQID123wおよび
123x）。 各観測エポック内の3つのフレームについて、左端の画像はWCS駆動のシフトを示しています
125枚の画像のスタック、中央の画像は、最適な単一のPSFを差し引いた後の残差を示しています。
右端の画像は、最適なダブルPSFを差し引いた後の残差を示しています。 赤い点は
各PSFフィットの中心の位置。 各画像に同じ線形ストレッチが使用されます。 残差以来
ダブルPSFソリューションでは、シングルPSFソリューションと同様に見え、オブジェクトの位置も同じです。
ダブルPSFソリューションの場所は画像によって異なり、HK103はバイナリではないようです。


図5.2つの異なるエポックからのJY31の合成画像（赤い線の上の2018-09-05と2018-
赤い線の下の09-11）が表示されます。 レイアウトは、HK103について前述したとおりです。 最初に
KBOの天体暦に合わせた画像の時代、JY31は対角線方向にはっきりと伸びています
恒星の画像に。 KBOの天体暦に合わせた画像の第2の時代では、JY31は
恒星の画像に比べて水平方向に広くなっています。 したがって、両方のエポックの二元性の証拠があります。 全て
画像は、64×64 126ppおよび64×64を除き、-1から2.5DNの範囲の線形ストレッチを使用して表示されます。
126qqrr（星）は、最も明るいピクセルで飽和しないように、-1から3DNまでの線形スケールで表示されます
そして、64×64 126oopp（星）が-1から2 DNまでの線形目盛で表示され、より暗い星を引き出します。
すべての画像で、天体の北は下を指し、東は右を指します。


図6.シングルおよびダブルPSFは、CCJY31のダブルサンプリングされたLORRI画像に適合します。 パネルのペア
左側には、最初のエポックからの2つの観測値（REQID 126ooおよび126pp）と、
右側のパネルのペアは、2番目のエポックからの2つの観測値を示しています（REQIDs 126qq
および126pp）。 各パネルの詳細な説明については、図4を参照してください。 ここで、ダブルPSFソリューションは明らかに
単一のPSFソリューションよりもはるかに優れており、2つのPSFの位置は2つの間で一貫しています。
各エポックでの観察。 単一のPSFフィットの「高-低-高」残差は、2つのかろうじて典型的です
解決されたPSF。 したがって、JY31はほぼ確実にバイナリであると結論付けます。


図7.2つの異なるエポックからのHZ102の合成画像（赤い線の上の2018-11-30と2018-
赤い線の下の12-04）が表示されます。 レイアウトは、HK103について前述したとおりです。 すべてで
合成画像の場合、HZ102はPSF（つまり星）に似た外観をしており、
どちらかの時代における二元性の証拠。 すべての画像は、-1からの範囲の線形ストレッチを使用して表示されます
64×64129qqおよび64×64129qqrrを除く1DNは、回避するために-1から1.5DNまでの線形スケールで表示されます。
最も明るいピクセルで飽和します。 すべての画像で、天体の北は下を指し、東は右を指します。


図8.シングルおよびダブルPSFは、HZ102のダブルサンプリングされたLORRI画像に適合します。 パネルのペア
左側には、最初のエポックからの2つの観測値（REQID 129qqおよび129rr）と、
右側のパネルのペアは、2番目のエポックからの2つの観測値を示しています（REQID129ssおよび
129tt）。 各パネルの詳細な説明については、図4を参照してください。 HK103と同じように、HZ102はシングルによく合います
PSF。 最初のエポックでは2つのPSFの角度に一貫性がありますが、2番目のPSFは調光器です。
プライマリPSFに対して側面が反転するため、現実的ではない可能性があります。


図9.2つの異なるエポック（赤い線の上の2019-01-05と2019-01-）からのOS393の合成画像
赤い線の下の06）が表示されます。 レイアウトは、HK103について前述したとおりです。 OS393が表示されます
最初のエポックで予想されるPSFに対して引き伸ばされ、バイナリオブジェクトであることを示唆します。 不運にも、
OS393は、光度曲線の明るさが最小に近づいたとき、2番目のエポックで検出できませんでした。
すべての画像は、-1から1DNの範囲の線形ストレッチを使用して表示されます。 天体の北は下を向いて
東はすべての画像で右を指しています。


図10.ポーターらによるOS393光度曲線データ。 （2022）の強い変動を示すプロット
時間の経過とともに信号を送ります。 REQID 131ssおよび131tt（緑色の垂直線）の観測時間は、
最大輝度の時間、一方、REQID 131qqおよび131rr（赤い垂直線）は、
最小輝度の時間。

6.まとめ
探査機ニューホライズンズが最も密度の高い部分を通過することを利用しました
5つのオブジェクト（4つのCCと1つの散乱円盤天体KBO）を画像化するためのコールドクラシック（CC）カイパーベルトの使用
136〜430 kmの空間解像度で、これは
HST。 LORRIカメラが高解像度モード（1×1）で撮影した何百もの画像を追加する
フォーマット）、V≈17の感度限界に達し、5つのKBOすべてを検出しました。リーズナブルな採用
仮定では、CC KBOJY31はほぼ確実に2つのバイナリシステムであることを示しました
198.6±2.9kmの間隔と軌道を持つほぼ円軌道の同等に明るい物体
1.940±0.002の期間d。
CC KBO OS393も、物体が約150km離れたバイナリである可能性が高いと結論付けています。
ただし、最初のエポックでのOS393検出のSNRが低く（約5〜7）、検出が不足している
2番目のエポックの間（OS393が光度曲線で最小に近かったために説明された可能性があります。
オブジェクトをLORRIの検出限界未満に置く）、OS393が
バイナリシステム。将来の恒星食の機会（Porter etal。2022）はさらに提供する必要があります
OS393のバイナリの性質に関する情報。
HK103（SD）とHZ102（CC）の両方がLORRI 1×1画像で簡単に検出されましたが、どちらも検出されませんでした
私たちの分析に基づくと、解決されたバイナリのようです。私たちの観察は等しい明るさを除外します
HK103の場合は> 430 km、HZ102の場合は> 260kmの間隔のバイナリ。 CC KBOPN70は
LORRI画像でわずかに検出され（SNR≈2.3-3.5）、
その二元性。
要約すると、ここで説明するCC KBOの4つのうち少なくとも1つ、おそらく4つのうち2つは次のとおりです。
バイナリ。さらに、これらの連星は、解決されたKBO連星システムの中で最も厳しい軌道を持っています。
ニューホライズンズプログラムの別のユニークな機能を、
カイパーベルト。私たちの結果は、より小さな体とより小さな準主軸にまで及びます。
以前の研究（Fraser etal。2017a、b; Noll etal。2020）は、CCのかなりの部分（≥20％）が
KBOの母集団はバイナリで構成されています。