Photometric Colors of Centaurs

Abstract

O objectivo desta dissertação é o estudo astronómico, observacional, da reflectividade das superfícies de três pequenos corpos do sistema solar da família dos Centauros Centauros – 2010 FH92, 2011 MM4 e 2013 PH44 – através da análise fotométrica das cores dos mesmos, i.e. da medição da diferença de reflectividades em diferentes bandas de onda, e comparações com outros membros desta população previamente estudados na literatura. Isto foi possível com a redução de dados de observações astronómicas ópticas efectuadas com os telescópios de 3.5 metros e 2.2 metros do Hispano-Germanic Calar Alto Observatory Complex (CAHA) em Calar Alto, na Espanha. Estas observações foram feitas em Julho e Setembro de 2014 (para o telescópio de 3.5 metros) e Janeiro, Fevereiro e Outubro de 2014 (para o telescópio de 2.2 metros).Este foi o primeiro estudo fotométrico astronómicos efectuado para qualquer um destes três Centauros. As cores B-R medidas – i.e. as diferenças entre as magnitudes medidas no filtro B e no filtro R do sistema Johnson – foram 0.89 ± 0.38 para o 2010 FH92, 0.15 ± 39.82 para o 2011 MM4 e 1.68 ± 0.42 para o 2013 PH44. O sinal do objecto 2011 MM4 foi demasiado baixo para permitir medições fotométricas. A barra de erros da cor do objecto 2010 FH92 foi, lamentavelmente e evidentemente, demasiado elevada para que nos fornecesse um valor útil. O objecto 2013 PH44 apresente uma cor ultravermelha – i.e. uma cor bastante mais alta que a cor B-R solar – embora possua erros observacionais na determinação dessa cor que não permitem que essa afirmação seja definitiva.A hipótese da bimodalidade das cores B-R da população dos Centauros foi testada através do teste estatístico dip test de Hartigan e, contrariamente às conclusões de 2012 e 2013, com a nossa amostra não se rejeita a hipótese de unimodalidade, dado o nível de confiança obtido com o nosso teste ser de apenas 86,41% (i.e. p.valor = 0.01359). Apesar da não confirmação estatística da bimodalidade com um nível de confiança superior a pelo menos 95%, foi testada, com o teste de rank-sum de Wilcoxon, a não existência de diferentes valores médios de inclinações orbitais dos Centauros mais vermelhos e dos menos vermelhos, rejeitando-se a hipótese nula com um nível de confiança de 97.5%. Gráficos para comparações suplementares foram criados com outros parâmetros, como os periélios, semi-eixos maiores, parâmetros de Tisserand, cores B-R, inclinações orbitais e excentricidades orbitais. Não se obtiveram novas conclusões relativamente às distribuições da população dos Centauros.

The objective of this dissertation is the observational, astronomical study of the surface reflectivity of three small bodies of the solar system of the Centaur family – 2010 FH92, 2011 MM4 and 2013 PH44 – through the photometric analysis of their colours, i.e. the measurement of the difference of the reflectivity in different wavelengths, and comparison with the previously-measured members of this population from the literature. This was achieved through the data reduction of astronomical optical observations taken from the 3.5 meter and 2.2 meter telescopes at the Hispano-Germanic Calar Alto Observatory Complex (CAHA) at Calar Alto, Spain. These observations were originally conducted in July and September of 2014 (for the 3.5 meter telescope) and January, February and October of 2014 (for the 2.2 meter telescope).This was the first astronomical photometric study performed of any of these three Centaurs. The measured B-R colours – i.e. the differences between the magnitudes measured on the B and R filters of the Johnson system – were 0.89±0.38 for 2010 FH92, 0.15±39.82 for 2011 MM4 and 1.68±0.42 for 2013 PH44. The signal of object 2011 MM4 was too low for photometric measurements. The colour error bar for 2010 FH92 was, unfortunately and evidently, too high to provide a useful value. 2013 PH44 presents an ultrared colour – i.e. a colour that is much higher than the solar B-R colour – even though it has observational errors in that colour’s determination that do not permit that assertion to be definitive.The Centaur population colour bimodality hypothesis was run through Hartigan’s statistical dip test and, contrary to the conclusions from 2012 and 2013, failed to reject the unimodality hypothesis with our sample, given that the confidence level obtained from the test was 86.41% (i.e. p-value = 0.01359). In spite of the lack of statistical confirmation for the bimodality with a confidence level over at least 95%, the Wilcoxon rank-sum test was used to test the non-existence of different median values of orbital inclinations for the redder Centaurs and the less red Centaurs, rejecting the null hypothesis with a 97.5% confidence level. Extra plot comparisons with other parameters, such as the objects’ perihelia, semimajor axes, Tisserand parameters, B-R colours, orbital inclinations and orbital eccentricities were conducted. No other new conclusions relative to the distributions of the Centaur population were obtained.