НАЦIОНАЛЬНА АКАДЕМIЯ НАУК УКРАЇНИГОЛОВНА АСТРОНОМIЧНА ОБСЕРВАТОРIЯ

Шубiна Олена Сергiївна

УДК 523.6

ОСОБЛИВОСТI КОРОТКОПЕРIОДИЧНИХ ТАДОВГОПЕРIОДИЧНИХ КОМЕТ НА ОСНОВI

ДАНИХ ПОЛЯРИМЕТРИЧНИХ ТАСПЕКТРАЛЬНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ

01.03.03 − Гелiофiзика i фiзика Сонячної системи

Авторефератдисертацiї на здобуття наукового ступеня

кандидата фiзико-математичних наук

Київ − 2019

Дисертацiєю є рукопис.Робота виконана у Головнiй астрономiчнiй обсерваторiї НАН України.

Науковий керiвник: кандидат фiзико-математичних наук,старший дослiдникIванова Олександра Вiкторiвна,Головна астрономiчна обсерваторiя НАН України,старший науковий спiвробiтник.

Офiцiйнi опоненти: доктор фiзико-математичних наук,старший науковий спiвробiтникБельська Iрина Миколаївна,НДI астрономiї Харкiвського нацiональногоунiверситету iменi В. Н. Каразiна МОН України,завiдувач вiддiлу фiзики астероїдiв i комет;

кандидат фiзико-математичних наукРешетник Володимир Миколайович,Київський нацiональний унiверситетiменi Тараса Шевченка,доцент кафедри астрономiї та фiзики космосу.

Захист вiдбудеться “15” листопада 2019 р. на засiданнi спецiалiзованої вче-ної ради Д 26.208.01 при Головнiй астрономiчнiй обсерваторiї НАН Украї-ни за адресою: м. Київ, 03143, вул. Академiка Заболотного, 27, ГАО НАНУкраїни.

Початок засiдань о 10 годинi.

З дисертацiєю можна ознайомитися у бiблiотецi ГАО НАН України за адре-сою: м. Київ, 03143, вул. Академiка Заболотного, 27, ГАО НАН України.

Автореферат розiслано “10” жовтня 2019 р.

Вчений секретарСпецiалiзованої вченої радикандидат фiзико-математичних наук I. Е. Васильєва

1

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнiсть теми. Дослiдження комет є важливим з рiзних точокзору, зокрема космогонiї Сонячної системи, походження та еволюцiї малихтiл, виникнення життя на Землi та кометно-астероїдної безпеки нашої пла-нети. Актуальними питаннями у сучаснiй фiзицi комет лишаються встанов-лення характеристик пилових частинок (хiмiчний склад, структура, фор-ма, орiєнтацiя) та їх змiна iз вiддаленням вiд ядра у комах та хвостах якдовгоперiодичних i динамiчно нових комет, так i короткоперiодичних ко-мет, ядра яких зазнали значних еволюцiйних змiн. Також досить активнообговорюється питання про природу пилу в кометах, активних за орбiтоюЮпiтера, яка може вiдрiзнятися вiд природи пилу в кометах, активних наблизьких вiдстанях вiд Сонця.

Кометний пил являє собою мiнливу сукупнiсть частинок. Властивостiсамих пилинок змiнюються iз вiдстанню вiд ядра. Пил у кометнiй комi необов’язково є iдентичним пиловi у струменях (джетах), оболонках та iншихструктурних утвореннях коми. Змiни у складi частинок можуть бути ре-зультатом селективної сублiмацiї або фрагментацiї (руйнування) пиловихзерен, наприклад сублiмацiї льоду або випаровування/фрагментацiї орга-нiчної речовини. Це може також бути результатом хiмiчних реакцiй, якiзмiнюють оптичнi властивостi матерiалу, з якого складаються пиловi ча-стинки.

Iсторично першими були фотометричнi дослiдження комет, але вони невтратили свою актуальнiсть i на сьогоднiшнiй день. Спостерiгаючи кометиза допомогою рiзних фiльтрiв, можна отримати iнформацiю про власти-востi пилової складової, виявити активнiсть на кометi, зробити певнi ви-сновки про фiзичнi параметри самого ядра, наприклад розмiр чи альбедоповерхнi.

Вивчення властивостей розсiяного кометними пилинками свiтла на сьо-годнiшнiй день є важливою та актуальною задачею, необхiдною для розу-мiння як фiзичних властивостей розсiюючого середовища та фiзики комету цiлому, так i самих механiзмiв розсiяння свiтла та його моделювання. Длядослiдження цiєї проблеми одним iз ефективних методiв є поляриметрiя,яка чутливо реагує на незначнi змiни характеристик частинок.

Спектральнi дослiдження комет надають не менш важливу iнформацiюпро хiмiчний склад кометних атмосфер. Це є ключовим моментом у вивчен-нi речовини, з якої складаються комети зараз, та речовини, з якої вониформувалися на етапi створення Сонячної системи. У видимому дiапазонiдовжин хвиль у кометних спектрах спостерiгаються так званi дочiрнi мо-лекули. Iдентифiкацiя спостереженого емiсiйного випромiнювання молекулта визначення темпу їх продукування дозволяють робити висновки про те,якi батькiвськi молекули мiстяться у ядрi комети, а отже, з яких речовинвоно формувалося, та якi були умови i властивостi оточуючого середовища.

Отже, у свiтлi сказаного вище, застосування поляриметричних, спе-ктральних i фотометричних методiв є актуальним для сучасної кометної

2

науки, а результати, отриманi з їх використанням у дисертацiйному до-слiдженнi, мають велике значення для бiльш глибокого розумiння фiзикикомет та застосування у теоретичному моделюваннi процессiв, якi прохо-дять в ядрах та атмосферах комет.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. До-слiдження, представленi у дисертацiйнiй роботi, виконувалися пiд час на-вчання в бакалавратурi та магiстратурi на кафедрi астрономiї та фiзикикосмосу Київського нацiонального унiверситету iменi Тараса Шевченка табули продовженi пiд час навчання в аспiрантурi у лабораторiї фiзики ма-лих тiл Сонячної системи Головної астрономiчної обсерваторiї НАН Укра-їни. Робота виконувалася в межах наукової теми “Фiзичнi характеристикикомет, астероїдiв та супутникiв планет за дослiдженнями в оптичнiй дiлян-цi спектра”, шифр 1.4.9.2/1.5.1-334В, номер держреєстрацiї 0113U006608,2014–2018 рр. У зазначенiй темi авторка брала участь як виконавець. Ча-стина роботи виконувалася у межах Нацiональної стипендiальної програ-ми Словацької республiки, за фiнансової пiдтримки якої авторка протя-гом трьох мiсяцiв (червень–серпень 2017 року) проходила стажування вАстрономiчному iнститутi Словацької академiї наук. Частина дослiдженнявиконана у межах спiльного україно-словацького дослiдницького проекту2017–2019 рр.

Мета i задачi дослiдження. Мета дисертацiйної роботи полягає у до-слiдженнi фiзичних властивостей газової та пилової складових ком вибра-них комет рiзних динамiчних груп на основi спектральних, поляриметри-чних та фотометричних спостережень. Для її досягнення було поставленотакi задачi:

• оновити iснуючу базу даних апертурної поляриметрiї комет, допов-нивши її результатами спостережень за останнi роки;

• проаналiзувати фазову залежнiсть ступеня лiнiйної поляризацiї у рi-зних спектральних дiапазонах у залежностi вiд динамiчного класукомет;

• провести детальний аналiз спектральних, фотометричних та поляри-метричних спостережень вибраних комет;

• провести ототожнення емiсiйних смуг та лiнiй в отриманих спектрахвибраних комет з метою визначення хiмiчного складу коми i пошукунових емiсiй;

• розрахувати газопродуктивнiсть, колiр та нормований градiєнт вiд-бивної здатностi пилу та iншi фiзичнi параметри атмосфер вибранихкомет;

3

• дослiдити вплив газових емiсiй на поляризацiю розсiяного випромiню-вання комет з низьким рiвнем континууму на великих фазових кутах,де цей ефект найбiльше проявляється;

• дослiдити варiацiї кольору пилу у вибраних кометах.

Об’єкт дослiдження: короткоперiодичнi та довгоперiодичнi комети.Предмет дослiдження: властивостi газової та пилової складових ком

вибраних комет.Методи дослiдження: поляриметричнi, фотометричнi, спектральнi, уза-

гальнення результатiв, порiвняльний аналiз отриманих даних.

Наукова новизна отриманих результатiв.

1. Оновлено Базу даних кометної поляриметрiї iз доповненням її майжеоднiєю тисячею нових спостережнь. Нова База розмiщена у Мiжнаро-днiй базi даних NASA “Planetary Data System” (https://pdssbn.astro.umd.edu/holdings/pds4-compil-comet:polarimetry-v1.0/SUPPORT/dataset.html).

2. Вперше на основi строгої вибiрки iз оновленої Бази даних DBCP V2.0побудовано i проаналiзовано фазовi залежностi ступеня лiнiйної по-ляризацiї та пораховано їх параметри для вибраних груп комет з ви-користанням майже 500 вимiрювань лiнiйної поляризацiї розсiяноговипромiнювання 34 довгоперiодичних та короткоперiодичних комет.

3. Ґрунтуючись на побудованому розподiлi ступеня лiнiйної поляриза-цiї по комi комети 2P/Encke, показано, що на величину спостережноїполяризацiї впливають i спiввiдношення пилу до газу, i реальнi змi-ни властивостей пилинок пiсля вильоту iз ядра. Також показано, щоврахування впливу газових емiсiй значно збiльшує ступiнь поляриза-цiї комети.

4. Для комети C/2012 J1 (Catalina) вперше побудовано карти розподiлуступеня лiнiйної поляризацiї по комi та визначено темпи продукува-ння вибраних молекул i спектрофотометричний градiєнт.

5. Вперше виявлено, що показник кольору пилу в кометi C/2013 UQ4(Catalina) зазнавав значних короткострокових варiацiй.

6. Дослiджено розподiл енергiї в спектрах комет 2P/Encke (двi появи),103P/Hartley 2, C/2009 P1 (Garradd), C/2004 Q2 (Machholz) i C/2012 J1(Catalina), створено список ототожнених емiсiй та визначено швидко-стi продукування ряду молекул.

Практичне значення одержаних результатiв. Нова база даних по-ляриметрiї комет, яка розмiщена у Мiжнароднiй базi даних NASA “Panetary

4

Data System”, може бути спостережною основою для розвитку теорiї розсi-яння свiтла, чисельного моделювання, визначення фiзичних властивостейпилу в атмосферах комет, класифiкацiї комет i вибору майбутнiх цiлейкосмiчних мiсiй. Визначенi у роботi параметри фазових залежностей поля-ризацiї можуть бути використанi для отримання фiзичних характеристиккометного пилу (альбедо, розмiр, пористiсть, показник заломлення пило-вих частинок), а також при моделюваннi хiмiчного складу пилових зерен.Створенi карти розподiлу величини поляризацiї по комi комети можна ви-користовувати не тiльки для дослiдження розсiювальних властивостей пи-линок у кометних атмосферах, але i при побудовi теоретичних моделейеволюцiї пилинок iз вiддаленням вiд кометного ядра.

Ґрунтуючись на отриманих у цiй роботi ступенi лiнiйної поляризацiї iспектральному градiєнтi вiдбивної здатностi пилу, автори [27], застосував-ши методи чисельного моделювання, встановили, що вiдтворити спостере-жнi результати для коми комети C/2012 J1 (Catalina) можна, використову-ючи речовину з показником заломлення m = 1.6 + 0.03i. Це вiдповiдає зба-гаченим магнiєм силiкатам з невеликим вмiстом аморфного вуглецю [27].

Дослiдження подiбностi й вiдмiнностi розсiюючих властивостей пилукомет рiзних динамiчних груп, отриманих поляриметричними методами,можуть бути використанi для розумiння впливу мiсця походження i/абоеволюцiї комети на їх фiзичнi характеристики.

Отриманi величини швидкостi продукування газу i пилу дозволяютьвивчати рiвень активностi комети зi змiною гелiоцентричної вiдстанi.

Достовiрнiсть та обґрунтованiсть результатiв дослiджень. Ре-зультати роботи опублiковано у фахових реферованих журналах та апро-бовано на мiжнародних наукових конференцiях.

Особистий внесок здобувача. У роботi [1] авторка брала участь вобробцi спостережень, ототожненнi молекулярних емiсiй у спектрi, напи-саннi статтi.

У роботi [2] авторка брала участь у фотометричних спостереженнях, ра-зом зi спiвавторами проводила обробку отриманих зображень, розрахову-вала значення параметра Afρ, який характеризує темп виробництва пилуядром комети, та брала участь у оформленнi статтi.

У роботi [3] авторка виконала первинну обробку отриманих спектрiв ко-мети, провела видiлення емiсiйної складової та ототожнення молекулярно-го складу. Провела порiвняльний аналiз отриманих спiвавторами величингазопродуктивностi з iснуючими в лiтературi та брала участь у написаннiстаттi.

У роботi [4] авторка виконала обробку отриманих спiвавторами поляри-метричних i спектральних зображень комети. Порахувала ступiнь лiнiйноїполяризацiї та позицiйний кут площини поляризацiї, на основi чого булопобудовано карти розподiлу зазначених параметрiв поляризацiї по комi ко-мети. Дисертантка провела аналiз спектральних спостережень: виконала

5

первинну обробку спектрiв, видiлила емiсiйний спектр, ототожнила моле-кулярнi емiсiї, розрахувала темп продукування молекул CN. Брала участьу написаннi статтi.

У роботi [5] авторка приймала участь у обробцi та обговореннi резуль-татiв.

У роботi [6] авторка провела первинну обробку отриманих спiвавтора-ми спектральних спостережень, видiлила емiсiйний спектр, проаналiзува-ла розподiл енергiї у неперервному спектрi, ототожнила молекулярнi емi-сiї, розрахувала темп продукування окремих молекул за допомогою моделiХазера, параметр Afρ i нормований спектральний градiєнт вiдбивної зда-тностi пилу та писала текст статтi.

У роботi [7] авторка на основi першої версiї Бази даних кометної поля-риметрiї [32] створила другу версiю Бази, DBCP V2.0. Для цього авторкаперевiрила наявнi у Базi спостережнi данi та доповнила їх усiма наявнимив лiтературi новими вимiрюваннями лiнiйної та кругової поляризацiї, ство-рила програмне забезпечення для роботи з Базою.

Апробацiя результатiв дисертацiї. Результати, представленi у ди-сертацiйнiй роботi, доповiдалися та обговорювались на наступних мiжна-родних конференцiях:

• XIX–XXV Мiжнароднi конференцiї молодих вчених з астрономiї тафiзики космосу, Київський нацiональний унiверситет iменi Тараса Ше-вченка, 2012–2018 рр., Київ, Україна;

• V Мiжнародна астрономiчна конференцiя “Astrophisica Nova”, 2013 р.,Ченстохова, Польща;

• XXIII Щорiчна мiжнародна студентська конференцiя “Week of Docto-ral Students”, 2014 р., Прага, Чеська республiка;

• VII–VIII Мiжнароднi конференцiї пам’ятi Б. Т.Бабiя “Вибранi питан-ня астрономiї та астрофiзики”, 2014, 2016 рр., Львiв, Україна;

• V мiжнародна лiтня школа в Бюраканi, присвячена 70-рiччю Бюра-канської астрофiзичної обсерваторiї, 2016 р., Бюракан, Вiрменiя;

• Мiжнароднi конференцiї “Астрономiя та фiзика космосу в Київськомунацiональному унiверситетi iменi Тараса Шевченка”, 2017–2018 рр.,Київ, Україна;

• Мiжнародна кометна робоча група 2017 “Comet formation paradigmafter Rosetta. What is the hallmark of cometary nuclei formation inprotoplanetary discs inherited from Rosetta?”, 2017 р., Софiя, Болгарiя;

• Лiтня школа Europlanet 2017 “Space missions: ground-based observa-tions and science communication”, 2017 р., Молетайська астрономiчна

6

обсерваторiя Iнституту теоретичної фiзики та астрономiї Вiльнюсько-го унiверситету, Молетай, Литва;

• VIII мiжнародний симпозiум у Москвi з дослiджень Сонячної систе-ми, 2017 р., Москва, Росiйська Федерацiя;

• Мiжнародна робоча група “Physics of comets after the Rosetta mission:Unsolved problems”, 2018 р., Стара Лєсна, Словацька республiка.

Результати роботи також були представленi та обговоренi на наукових се-мiнарах Головної астрономiчної обсерваторiї НАН України та Астрономi-чного iнституту Словацької академiї наук.

Публiкацiї. Результати дисертацiйної роботи опублiковано у 6 статтяху реферованих фахових журналах [1–6], в однiй Базi даних [7] та у 12 тезахмiжнародних конференцiй [8–19].

Структура дисертацiї. Дисертацiйна робота складається зi вступу,чотирьох роздiлiв, висновкiв, списку лiтератури та п’яти додаткiв. Загаль-ний обсяг тексту роботи становить 143 сторiнки. Текст роботи мiстить 15 та-блиць, 27 рисункiв та 156 найменувань у списку використаних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМIСТ РОБОТИ

Вступ. У вступi обґрунтовано актуальнiсть теми дослiдження, визна-чено мету та основнi задачi, описано методи, якi необхiднi для розв’язанняпоставлених завдань, а також вказано наукову новизну та практичне зна-чення отриманих результатiв, вiдмiчено особистий внесок дисертантки iрiвень апробацiї результатiв.

Роздiл 1. “Апаратура, методика спостережень та редукцiя да-них”. У роздiлi подано iнформацiю про технiчнi характеристики обла-днання, на якому було отримано поляриметричнi спостереження кометC/2012 J1 (Catalina) i 2P/Encke, спектральнi спостереження комет 2P/Encke,103P/Hartley 2, C/2004 Q2 (Machholz), C/2009 P1 (Garradd) i C/2012 J1(Catalina), фотометричнi спостереження комет 103P/Hartley 2 i C/2013 UQ4(Catalina). Зазначенi комети спостерiгалися на рiзних телескопах Спецiаль-ної астрофiзичної обсерваторiї Росiйської академiї наук (Карачаєво-Черке-ська Республiка, Росiйська Федерацiя), Андрушiвської астрономiчної об-серваторiї “Липневий ранок” (Житомирська обл., Україна), обсерваторiїна Скальнатому Плесi (Астрономiчний iнститут Словацької академiї на-ук, Словаччина) i обсерваторiї Siding Spring (Австралiя). У роздiлi указа-но параметри цих телескопiв та деякi характеристики використаних дляспостережень приладiв, наприклад приймачiв випромiнювання, фiльтрiв,ґраток.

7

У пiдроздiлах 1.1, 1.2 i 1.3 роздiлу 1 на прикладi вибраних комет описа-но первинну обробку отриманих поляриметричних, спектральних i фото-метричних спостережень вiдповiдно. Вона включає вiднiмання кадрiв еле-ктронного змiщення та темнового струму i корекцiю за плоске поле. Такожописано послiдовнiсть дiй та особливостi обробки окремо для кожного iзвикористаних методiв (поляриметрiї, спектроскопiї i фотометрiї), яких до-тримувалася авторка для отримання результуючих поляриметричних зо-бражень, одновимiрних спектрiв та кiнцевих фотометричних зображень ко-мет, що використовувалися безпосередньо для аналiзу.

Окрiм послiдовностi обробки спостережень, роздiл 1 мiстить алгоритмиотримання деяких фiзичних параметрiв кометної коми. Наведено основ-нi формули для розрахунку газопродуктивностi вибраних молекул за мо-деллю Хазера [25] зi спектрiв комет. Також подано формули для оцiнкивiдносної продуктивностi пилу (параметр Afρ) на основi спектральних iфотометричних спостережень. Нормований градiєнт вiдбивної здатностi удисертацiйнiй роботi було отримано як зi спектральних, так i з фотоме-тричних спостережень, вiдповiднi формули указанi для обох випадкiв. Уполяриметричних дослiдженнях були використанi модифiкованi формулиФесенкова, за якими було знайдено величину ступеня лiнiйної поляризацiїта значення кута повороту площини поляризацiї.

У Роздiлi 2 “База даних кометної поляриметрiї” подано опис онов-леної електронної Бази даних кометної поляриметрiї, її порiвняння iз по-передньою версiєю та проаналiзовано причини, якi можуть впливати навеличину лiнiйної поляризацiї та призводити до її вiдхилення вiд середньо-го ходу фазової залежностi ступеня лiнiйної поляризацiї, характерної дляпилових комет.

База даних кометної поляриметрiї (DBCP) була iнiцiйована у 2005 роцi[32] з метою каталогiзувати усi наявнi данi вимiрювання поляризацiї комет.У нiй мiстилася iнформацiя про 2653 спостереження 64 комет у промiжку iз1940 до 2005 р. З моменту виходу першої версiї пройшло бiльше десяти ро-кiв, тому виникла необхiднiсть оновити Базу, доповнивши її новими резуль-татами спостережень лiнiйної та кругової поляризацiї. Це дало можливiстьне тiльки збiльшити кiлькiсть даних, але i розширити дiапазони параме-трiв, у межах яких було отримано спостереження. Друга версiя Бази данихкометної поляриметрiї DBCP V2.0 [7] мiстить 3441 рядок даних про лiнiй-ну i кругову поляризацiю 95 комет, що спостерiгалися з 1881 по 2016 року,у дiапазонах довжин хвиль 0.26–2.30 мкм, гелiоцентричної 0.012–7.010 а.о.та геоцентричної вiдстаней 0.01–6.52 а.о., фазових кутiв 0.0–122.1◦. Передоновленням проведено перевiрку усiх даних першої версiї Бази на помил-ки, якi було виправлено. Нова версiя Бази даних кометної поляриметрiї,як i попередня, мiстить результати як опублiкованi, так i частину резуль-татiв поляризацiйних спостережень, якi ще не опублiкованi у реферованихвиданнях. Але, на вiдмiну вiд першої версiї, у другiй версiї Бази даних во-ни видiленi в окремий файл, де доповненi iнформацiєю про iнструменти,використанi для їх отримання. Це було зроблено для того, щоб потенцiйнi

8

користувачi Бази даних мали змогу одразу для себе визначити рiвень довi-ри до приведених результатiв. На вiдмiну вiд першої версiї, для DBCP V2.0було розроблено програмне забезпечення, яке значно полегшило роботу зБазою.

На основi оновленої Бази даних кометної поляриметрiї дослiджено фа-зовi залежностi лiнiйної поляризацiї (ФЗП) для вибраних груп комет. ФЗПє джерелом iнформацiї про фiзичнi властивостi кометного пилу. Її пара-метри безпосередньо пов’язанi iз такими характеристиками частинок, якпоказник заломлення (склад), розмiр частинки, пористiсть, форма, орiєн-тацiя. Щоб знайти параметри ФЗП, якi потiм можна використовувати утеоретичних моделюваннях, з Бази DBCP V2.0 були вибранi спостережен-ня лiнiйної поляризацiї комет, якi вiдповiдали наступним критерiям:

• Спостереження проводилися у вузькосмугових кометних фiльтрах. Заоснову було взято фiльтри BC (λcent/∆λ=484.5/6.5 нм, де λcent —центральна довжина хвилi фiльтра, а ∆λ — ПШПВ фiльтра) та RC(684/9 нм) i доповнено даними, отриманими в iнших вузькосмуговихфiльтрах, центральна довжина хвилi яких є близькою до основних.Цi двi групи було умовно названо “синьою” i “червоною” вiдповiдно.Така умова є необхiдною, тому що вузькосмуговi фiльтри видiляютьобласть спектру, яка є найменш забруднена молекулярними емiсiя-ми, що дозволяє вивчати характеристики саме пилового компонентакометної атмосфери.

• На момент отримання поляриметричних даних у кометi не спостерi-галися активнi процеси (спалахи, викиди речовини або процеси роздi-лення ядра), якi можуть змiнити оптичнi властивостi дослiджуваногопилу.

• Лiнiйну поляризацiю отримано в апертурi, яка видiляла центральнучастину коми комети, тобто вiдкидалися вимiрювання поляризацiї ухвостах, джетах або периферiйних частинах коми.

• Вiдношення похибки лiнiйної поляризацiї до ступеня лiнiйної поляри-зацiї (σP/P ) у вiдiбраних кометах не перевищує 0.75.

Слiд зауважити, що короткоперiодичнi (short-period, SP) i довгоперiоди-чнi (long-period, LP) комети дослiджувалися окремо. У такий спосiб пiсляселекцiї було сформовано чотири вибiрки: довгоперiодичнi (1) i короткопе-рiодичнi (2) комети у синiй областi спектру, довгоперiодичнi (3) i коротко-перiодичнi (4) комети у червонiй областi спектру.

Для видiлених груп комет було побудовано синтетичнi ФЗП за допомо-гою апроксимацiї спостережних даних тригонометричним полiномом, при-веденим у [35]. На основi цих кривих було пораховано наступнi параметри:положення (αmin) та величину (Pmin) мiнiмуму поляризацiї, значення кутаiнверсiї (αinv) та поляриметричного нахилу (h), положення (αmax) та ве-личину (Pmax) максимуму поляризацiї. У табл. 1 представлено результати

9

наших розрахункiв. Оскiльки данi у вибiрках представленi нерiвномiрнона усiх фазових кутах, а на деяких зовсiм вiдсутнi, як показано на рис. 1,тому апроксимацiя проводилася окремо для кiлькох дiлянок, межi якихвiдображено у крайньому правому стовпчику табл. 1.

У табл. 1 вiдсутнi кiлька значень параметрiв. Зокрема, не для всiх ви-дiлених груп було отримано величину i положення мiнiмуму та максимумуФЗП, якi показанi на рис. 1. На приведених рисунках видно, що на дiлянкахФЗП, необхiдних для визначення указаних параметрiв, вiдсутнi спостере-ження у вузькосмугових фiльтрах.

Таблиця 1

Параметри фазових залежностей лiнiйної поляризацiї для вибраних групкомет у видiлених спектральних дiапазонах

ПараметрСинiй дiапазон Червоний дiапазон

∆α, град∗

LP SP LP SPКiлькiсть точок 115 128 109 144

Pmin, % −1.98± 0.08 −1.55± 0.09 – −1.89± 0.09 0–30αmin, град 10.1 11.2 – 9.4 0–30αinv, град 20.25± 0.50 21.20± 0.63 – 17.79± 0.41 0–35h, %/град 0.24± 0.01 0.32± 0.01 0.30± 0.02 0.23± 0.01 18–35Pmax,% 24.39± 0.14 – 26.52± 0.10 31.24± 0.12 30–α′∗∗

αmax, град 95.4 – 94.63 109.0 30–α′∗∗

∗дiапазон фазових кутiв, у межах якого було пораховано вiдповiднi параметри.

∗∗максимальне значення фазового кута, яке є серед даних у видiленiй групi комет.

На сьогоднiшнiй день у науковiй спiльнотi дискутується питання, яксильно впливає розмiр апертури, з якою проводиться спостереження, наотриману величину ступеня лiнiйної поляризацiї. Ми дослiдили це питан-ня на основi Бази DBCP V2.0. Iз Бази були вибранi спостереження комет,якi проводилися на одному фазовому кутi, в одному фiльтрi (перевага нада-валася вузькосмуговим фiльтрам), але з апертурами рiзних розмiрiв. Буловиявлено, що у переважнiй бiльшостi випадкiв нашої вибiрки ступiнь лi-нiйної поляризацiї зменшується зi збiльшенням розмiру апертури. Хоча удеяких випадках спостерiгається протилежна залежнiсть або зберiгаєтьсямайже однакове значення. Можна припустити, що однiєю iз можливих при-чин є те, що цi величини поляризацiї отриманi з використанням методiвапертурної поляриметрiї. При такому пiдходi ступiнь лiнiйної поляризацiїє усередненим значенням в апертурi. Але у дiафрагму можуть потраплятидiлянки кометної коми або хвоста, у яких пил має рiзнi оптичнi властиво-стi. Їх сумарне значення i дає спостережену в апертурi середню величину

10

Рис. 1. Фазовi залежностi величини лiнiйної поляризацiї для видiленихгруп комет: короткоперiодичних у синьому дiапазонi довжин хвиль (лi-воруч) та довгоперiодичних у червоному дiапазонi (праворуч). Вставленапанель на зображеннi лiворуч показує вiд’ємну гiлку ФЗП у збiльшеномувиглядi.

лiнiйної поляризацiї.Так само, як i апертурна залежнiсть, на величину лiнiйної поляризацiї

може впливати активнiсть комети, що спричиняє вiдхилення ступеня по-ляризацiї вiд середнього ходу ФЗП, характерного для пилових комет. Пiдактивнiстю комет маються на увазi спалахи, викиди речовини з поверхнiядра, значнi варiацiї спiввiдношення пил/газ, джетова активнiсть, якi мо-жуть бути спричиненi викидом речовини з поверхнi ядра. Дисертанткоюпроведено дослiдження щодо iснування такої залежностi на основi оновле-ної бази даних кометної поляриметрiї. Iз Бази DBCP V2.0 вiдбиралися ко-мети, якi демонструють вiдхилення ступеня поляризацiї вiд середнього хо-ду ФЗП, а потiм аналiзувалися можливi причини вiдхилення, при цьому ко-мети з апертурною залежнiстю вилучалися з розгляду. Спалаховою актив-нiстю пояснюються аномальнi величини поляризацiї розсiяного випромiню-вання комет 29P/Schwassmann–Wachmann 1 [30] та C/1990 K1 (Levy) [41].Цi комети демонструють додатний ступiнь лiнiйної поляризацiї, хоча на фа-зових кутах, де спостерiгалися цi комети, вiдповiдно до теоретичних розра-хункiв вiн повинен бути вiд’ємним. Викидом дрiбного пилу можна поясни-ти зростання ступеня лiнiйної поляризацiї у кометi C/2000 WM1 (LINEAR)[28], а змiною спiввiдношення пил/газ — у кометах 47P/Ashbrook–Jacksoni C/1979 S1 (Meier) [31]. Комета C/2012 S1 (ISON) демонструє не тiлькивплив джетової активностi на величину лiнiйної поляризацiї, але i апер-турну залежнiсть поляризацiї [26].

11

Результати цього роздiлу опублiковано у базi даних [7] та тезах конфе-ренцiй [13–14].

У Роздiлi 3 “Дослiдження просторового розподiлу поляриза-цiї у кометах” представлено результати поверхневої поляриметрiї довго-перiодичної комети C/2012 J1 (Catalina), отриманi у фiльтрi V системиДжонсона–Козiнса, коли комета перебувала на гелiоцентричнiй вiдстанi3.17 а.о. i фазовому кутi 14.02◦, та короткоперiодичної комети 2P/Encke,отриманi у фiльтрах SED500 i r-sdss, коли комета була на гелiоцентричнiйвiдстанi 1.06 а.о. i фазовому кутi 46.8◦. Цi комети належать до рiзних дина-мiчних груп i демонструють рiзну поведiнку ступеня лiнiйної поляризацiїпо комi.

Ступiнь лiнiйної поляризацiї та позицiйний кут площини поляризацiїрозсiяного випромiнювання комети C/2012 J1 (Catalina) були порахованi задопомогою модифiкованих формул Фесенкова [40]. На основi цих резуль-татiв побудовано карти розподiлу параметрiв поляризацiї по комi комети(рис. 2, вгорi). Аналiз отриманих карт розподiлу поляризацiї та радiальнихпрофiлiв ступеня поляризацiї по комi комети, побудованих через фотоме-тричний центр, показав, що кома комети C/2012 J1 (Catalina) є однорiдноюу поляризованому свiтлi. Тобто ступiнь лiнiйної поляризацiї майже не змi-нюється з вiдстанню вiд ядра, немає областей з рiзною поляризацiєю, аотже, можна припустити, що спостережена кома складається iз пиловихчастинок, якi мають однаковi оптичнi характеристики. Середнє значенняступеня лiнiйної поляризацiї у кометi C/2012 J1 (Catalina) знаходиться нарiвнi ∼ −2%.

На основi поляриметричних спостережень короткоперiодичної комети2P/Encke у фiльтрах SED500 i r-sdss також побудовано карти розподiлуступеня лiнiйної поляризацiї по комi (рис. 2, внизу) i профiлi поляриза-цiї вздовж напрямку на Сонце, фен та у напрямках, перпендикулярнихдо вказаних. На вiдмiну вiд результату, отриманого для комети C/2012 J1(Catalina), комета 2P/Encke демонструє неоднорiдний розподiл поляриза-цiї по комi. На картi розподiлу поляризацiї чiтко видно складну структурукоми у поляризованому свiтлi: фен на освiтленiй сторонi комети, всереди-нi якого спостерiгається джетоподiбна деталь, що має вищий ступiнь по-ляризацiї, нiж навколишня кома, оболонка з порiвняно високим ступенемполяризацiї. Слiд вiдмiтити, що зареєстрований в напрямку на Сонце фенє характерною особливiстю цiєї комети, яка спостерiгається майже у ко-жнiй її появi. Радiальнi профiлi поляризацiї та кольору комети 2P/Enckeє подiбними до отриманих для комети 67P/Churyumov–Gerasimenko [40] iпередбачають певну еволюцiю властивостей частинок пилу при вiддаленнiвiд ядра. Моделювання на основi Sh-матричного методу для гауссiвськихчастинок показали, що спостережнi радiальнi тренди кольору та поляри-зацiї можна пояснити зменшенням розмiру пилинок зi зростанням вiдстанiвiд ядра [33].

12

Рис. 2. Результати поверхневої поляриметрiї дослiджуваних комет. Кар-ти розподiлу лiнiйної поляризацiї та позицiйного кута площини поляризацiї(θ) по комi комети C/2012 J1 (Catalina), отриманi у фiльтрi V. Унизу пред-ставлено карти розподiлу поляризацiї по комi комети 2P/Encke, отриманiу фiльтрах SED500 i r-sdss. Шкали градуювання наведено бiля кожної кар-ти. Також указано напрямки на Пiвнiч (N), Схiд (E), Сонце (⊙) i векторшвидкостi комети (V).

Ще одним аспектом поляриметричних дослiджень комети 2P/Encke бу-ло кiлькiсне визначення впливу молекулярного випромiнювання на вели-чину лiнiйної поляризацiї у континуумi (рис. 3).

Використовуючи у якостi додаткової iнформацiї спектральнi спостере-

13

Рис. 3. Вплив газових емiсiй на величину поляризацiї розсiяного випро-мiнювання комети 2P/Encke. Верхня панель: змiна спiввiдношення пил/газk(ρ) = Fcont(ρ)/Fem(ρ), знайдена вздовж висоти щiлини спектрографа, звiдстанню вiд фотометричного центра коми для використаних фiльтрiв.Нижня панель: радiальнi профiлi поляризацiї по комi комети 2P/Encke уфiльтрах SED500 (лiворуч) i r-sdss (праворуч). Крива 1 показує хiд спо-стереженої поляризацiї по комi комети, а крива 2 показує, як змiнюєтьсяступiнь лiнiйної поляризацiї в континуумi iз урахуванням газового забру-днення; горизонтальна пунктирна лiнiя вiдповiдає ступеню поляризацiї мо-лекулярних емiсiй, розрахованому за формулою Емана для фазового кута46.8◦.

ження комети 2P/Encke, якi детально описанi у роздiлi 4, було знайдено,що пил у кометi переважно концентрується у навколоядернiй областi, во-дночас у периферiйних частинах коми досить суттєвий вклад газового ком-понента. Для аналiзу впливу газу на поляризацiю у континуумi порахованоспiввiдношення потокiв у континуумi та емiсiйному спектрi та розглянутойого залежнiсть вздовж щiлини спектрографа у проекцiї на кому комети.

14

Оскiльки спостереження комети 2P/Encke були проведенi з використан-ням широкосмугових фiльтрiв, а у спектрi комети зареєстровано сильнiмолекулярнi емiсiї, то необхiдно врахувати рiвень газового забруднення. Усмугу пропускання фiльтра SED500 потрапляє випромiнювання молекулиC2 (0,0), а у фiльтр r-sdss — молекул NH2 (0,7,0) i C2 (0,1). Дисертанткоюоцiнено внесок цих газових емiсiй, який складає 69.76% i 43.77% у фiльтрахSED500 i r-sdss вiдповiдно. Вимiрювання потокiв у вказаних емiсiях зробле-но по висотi щiлини, а також в областях, якi потрапляють у континуумнiфiльтри. У пiдсумку виявлено, що пил у кометi 2P/Encke концентрується унавколоядернiй областi (рис. 3, верхня панель). Для чисельної оцiнки роз-мiру вкладу газових емiсiй у величину поляризацiї iз врахуванням данихk(ρ) = Fcont(ρ)/Fem(ρ), представлених на рис. 3, використано спiввiдноше-ння

Pcont(ρ) =P obs

cont+em(ρ)(k(ρ) + 1)− Pem

k(ρ),

де P obscont+em(ρ) — це вимiряна спостережна поляризацiя, а Pem = 3.95% —

це ступiнь поляризацiї газу, розрахований для фазового кута α = 46.8◦ заформулою Емана [37]. На нижнiй панелi рис. 3 показано профiлi поляри-зацiї без урахування (крива 1) та iз урахуванням (крива 2) внеску газовихемiсiй у використаних фiльтрах. Отже, рисунки чiтко показують, що потрi-бно враховувати рiвень газового забруднення пiд час обрахункiв ступенялiнiйної поляризацiї у континуумi, якщо внесок емiсiйної складової є зна-чним.

На прикладi дослiджених комет C/2012 J1 (Catalina) i 2P/Encke пока-зано доцiльнiсть проведення саме поверхневої поляриметрiї комет. Адже,на вiдмiну вiд апертурної поляриметрiї, можна отримати iнформацiю пророзподiл поляризацiї по комi, побачити, чи є морфологiчнi особливостi уполяризованому свiтлi, як змiнюються властивостi пилинок з вiддаленнямвiд ядра тощо.

Результати роздiлу опублiковано у статтi [4] та тезах конференцiй [9–10].У Роздiлi 4 “Спектральнi та фотометричнi дослiдження комет”

описано результати обробки спектральних спостережень комет 2P/Encke(отриманi у 2003 i 2017 роках), 103P/Hartley 2, C/2004 Q2 (Machholz),C/2009 P1 (Garradd) i C/2012 J1 (Catalina). Також представлено резуль-тати фотометричних спостережень комет 103P/Hartley 2 та C/2013 UQ4(Catalina). Для прикладу на рис. 4 показано результуючi спектри комети2P/Encke, отриманi у появi комети у 2003 роцi, iз ототожненими емiсiйнимидеталями.

У спектрах усiх дослiджуваних комет проведено ототожнення молеку-лярних емiсiй, якi представлено у табл. 2. Детальнi списки ототожненихемiсiй приведенi у додатках до дисертацiї.

На основi моделi Хазера [25], основнi положення та формули якої опи-сано у роздiлi 1 дисертацiї, пораховано швидкостi продукування молекул

15

Рис. 4. Емiсiйнi спектри комети 2P/Encke, отриманi 15 (лiворуч) i 22(праворуч) листопада 2003 року, з ототожненими молекулярними смугами.На вставлених панелях показано смуги Свана молекули C2: суцiльна лiнiявiдповiдає спостережному спектру комети, а пунктирна — розрахованому,який узято з роботи [38].

Таблиця 2

Загальна статистика ототожнених молекулярних емiсiй у спектрахдослiджуваних комет

Комета Кiлькiсть емiсiй Молекули

2P/Encke, 2003 52 CN, C2, CH, NH2,2P/Encke, 2017 62 CN, C2, C3, NH2, CO+, CH103P/Hartley 2 65 CN, C2, C3, CO+, CH+, CH, NH2

C/2004 Q2 (Machholz) 171 CN, C2, C3, CH+, CH, NH2, H2O+

C/2009 P1 (Garradd) 148 CN, C2, C3, CO+, CH+, CH, NH2

C/2012 J1 (Catalina) 1 CN

C2, C3, CN i NH2. Отриманi результати наведено у табл. 3. Окрiм газово-го компонента, дисертанткою дослiджено континуум зазначених комет. Заспектральними спостереженнями комети 2P/Encke визначено рiвень пиле-продуктивностi, який характеризується параметром Afρ. Для цього вико-ристовувалися дiлянки спектру, якi спiвпадають зi смугами пропусканнякометних фiльтрiв BC, GC i RC. Також для комет 2P/Encke i C/2012 J1(Catalina) пораховано нормований градiєнт вiдбивної здатностi, S′. Резуль-тати обчислень параметра Afρ i спектрального градiєнта представлено утабл. 4 i табл. 5 вiдповiдно. Для комети 103P/Hartley 2 параметр Afρ уфiльтрах BC i RC було визначено iз фотометричних спостережень. Отри-манi значення параметра Afρ є близькими до результатiв iнших авторiвдля дослiджуваних комет, але є значно нижчими, нiж, наприклад, для пи-

16

лової комети C/2010 S1 (LINEAR), в обробцi фотометричних спостереженьякої авторка дисертацiї також брала участь [2].

Таблиця 3

Темп продукування вибраних молекул в атмосферах дослiджуванихкомет в одиницях молекул за секунду

Молекула2P/Encke 103P/ C/2009 P1 C/2012 J1

2003 р. 2017 р. Hartley 2 (Garradd) (Catalina)

C2(0,0) 1.12×1025 3.26×1025 1.04×1025 4.84×1026 –C2(0,1) 9.26×1024 – – – –

C3 – 0.17×1025 8.42×1025 2.16×1025 –CN(0–0) – 3.19×1025 0.99×1025 2.66×1026 3.7×1023

NH2(0,10,0) 3.82×1024 – – – –NH2 – 0.82×1025 1.49×1025 – –

Таблиця 4

Параметр Afρ (у сантиметрах) у межах апертури з радiусом ρ, якийхарактеризує пилепродуктивнiсть дослiджуваних комет

Фiльтр2P/Encke

103P/Hartley 2∗

Поява 2003 р. Поява 2017 р.

ρ,км 4500 11000 4500BC 77±9 41±6 69.2GC 81±9 40±6 –RC 79±9 196±12 64.1

∗значення параметра Afρ для комети 103P/Hartley 2 є усере-

дненим за три ночi спостережень.

Результати фотометричних дослiджень довгоперiодичної комети C/2013UQ4 (Catalina) показали короткостроковi варiацiї кольору. На рис. 5 пока-зано отриманi значення спектрального градiєнта вiдбивної здатностi пилукомети як функцiю фазового кута. Очевидно, що пиловий компонент ко-ми зазнавав значних короткострокових варiацiй. Про це може свiдчити тойфакт, що, наприклад, спектральний градiєнт протягом перiоду у два днi,16–18 липня, зростав вiд (−4.43 ± 6.90)% на 100 нм до (18.88 ± 8.44)% на100 нм, а протягом наступного перiоду в один день, 18–19 липня, — спа-дає вiд (18.88 ± 8.44)% на 100 нм до (4.34 ± 7.36)% на 100 нм. Причому,

17

Таблиця 5

Нормований градiєнт вiдбивної здатностi S′ для дослiджуваних комет

КометаРiк S′, ∆λ

∗,

спостережень % на 100 нм нм

2P/Encke2003

11.9±3.4 450–5677.9±2.8 565–676

2017 9.4±3.1 484.5–684C/2012 J1 (Catalina) 2012 17±4 484.5–684

∗величина ∆λ вказує дiапазон довжин хвиль, для якого проводили-

ся розрахунки.

у першому випадку має мiсце якiсна змiна спектрального градiєнта ко-мети, вiд вiд’ємного до додатного. Цей результат має важливе значення,оскiльки наочно демонструє, що одиничне спостереження не може датиоднозначне уявлення про колiр комети. Середнє значення також не зав-жди може бути достовiрним. Серед значень градiєнтiв, представлених длякомети C/2013 UQ4 (Catalina) на рис. 5, тiльки чотири iз восьми включа-ють значення середнього спектрального градiєнта у межах своїх похибок,тодi як решта — суттєво вiдрiзняється.

Рис. 5. Залежнiсть спектрального градiєнта вiд величини фазового кутадля комети C/2013 UQ4 (Catalina). Червоними i синiми символами показа-но додатнi i вiд’ємнi значення спектрального градiєнта вiдповiдно. Бiля ко-жної точки написано дату, коли було проведено вiдповiднi спостереження.

18

Червона пунктирна лiнiя вiдповiдає середньому значенню спектральногоградiєнта для восьми спостережень.

Результати роздiлу опублiковано у статтях [1, 3–6] та тезах конференцiй[8, 10–12, 15–19].

Додаток А мiстить список опублiкованих праць за матерiалами роботита вiдомостi про апробацiю результатiв дисертацiйного дослiдження.

У додатку Б дисертацiйної роботи подано список ототожнених моле-кулярних емiсiй у спектрi довгоперiодичної комети C/2009 P1 (Garradd).

Додаток В дисертацiї мiстить список ототожнених молекулярних емi-сiй у спектрi короткоперiодичної комети 103P/Hartley 2.

Додаток Г мiстить списки ототожнених молекулярних емiсiй у спе-ктрах короткоперiодичної комети 2P/Encke, отриманих у 2003 i 2017 роках.

У додатку Д представлено таблицю модельних параметрiв, якi викори-стовувалися для розрахунку за моделлю Хазера швидкостi продукуваннягазових молекул у дослiджуваних кометах, а саме: характернi масштабипробiгiв батькiвських i дочiрнiх молекул, фактор ефективної флуоресцен-цiї та показник його степеневої залежностi вiд гелiоцентричної вiдстанi.

ВИСНОВКИ

У дисертацiйнiй роботi приведено результати поляриметричних, спе-ктральних та фотометричних дослiджень вибраних комет рiзних динамi-чних груп. Отримано параметри фазових залежностей лiнiйної поляризацiїдля рiзних груп комет. Проаналiзовано результати спектральних спостере-жень вибраних комет, якi належать до рiзних динамiчних класiв. Крiм того,виконано фотометричнi дослiдження динамiчно нової комети та отриманоряд характеристик пилової складової кометної коми.

Основнi результати дисертацiйної роботи наступнi:

1. Проведено оновлення i доповнення Бази даних кометної поляриме-трiї. За роки, що пройшли пiсля публiкацiї першої версiї Бази (DBCP,2006 р.), об’єм поляриметричних дослiджень комет значно вирiс. Апер-турна поляриметрiя доповнена вимiрюваннями з вiртуальними апер-турами поляриметричних ПЗЗ-зображень. У результатi створено новуелектронну Базу даних кометної поляриметрiї DBCP V2.0. Для ефе-ктивної роботи з Базою розроблено програмне забезпечення. Ново-створена база розмiщена у Мiжнароднiй базi даних NASA “PlanetaryData System”.

2. Вперше на основi новостворенної Бази даних DBCP V2.0 дослiдже-но 4 групи комет рiзних динамiчних класiв, для яких побудовано iпроаналiзовано фазовi залежностi лiнiйної поляризацiї в рiзних спе-ктральних дiапазонах та визначено параметри Pmin, αmin, αinv, h, Pmax

19

i αmax. Виявлено, що в дiапазонi фазових кутiв 20–60◦ хiд ФЗП єоднаковим для коротко- i довгоперiодичних комет; на малих фазовихкутах у червоному дiапазонi довжин хвиль i на великих фазових ку-тах у синьому — недостатньо експериментальних даних для отрима-ння достовiрних значень параметрiв. Виявлено, що у червонiй дiлян-цi спектру величина максимуму вища для довгоперiодичних комет,а мiнiмум глибший для короткоперiодичних комет. Чiтко вираженоїспектральної залежностi для параметрiв αinv i h не виявлено. Пiдтвер-джено наявнiсть апертурної залежностi величини лiнiйної поляриза-цiї. Виявлено, що основними причинами, якi викликають вiдхиленняступеня лiнiйної поляризацiї вiд характерного для пилових комет зна-чення, є наступнi: апертурна залежнiсть поляризацiї, вплив молеку-лярних емiсiй, активнiсть комети, морфологiчнi особливостi комети.

3. Ґрунтуючись на картах розподiлу ступеня лiнiйної поляризацiї по ко-мах комет 2P/Encke i C/2012 J1 (Catalina), виявлено наступне:

• Комета C/2012 J1 (Catalina) має однорiдний просторовий розпо-дiл поляризацiї по комi. Середнє значення ступеня лiнiйної по-ляризацiї складає P ≈ (−2± 0.7)%.

• Кома комети 2P/Encke у поляризованому свiтлi має складну стру-ктуру: видiляються фен у напрямку на Сонце, оболонка i джет,причому вони мають рiзну величину поляризацiї. Оцiнено вели-чину впливу газових емiсiй на поляризацiю у континуумi. По-казано, що на величину спостережної поляризацiї впливають якспiввiдношення пил/газ, так i реальнi змiни властивостей пили-нок пiсля їх вильоту iз ядра.

4. Дослiджено спектри 5 комет — 2P/Encke (двi появи), 103P/Hartley 2,C/2004 Q2 (Machholz), C/2009 P1 (Garradd) i C/2012 J1 (Catalina), уяких ототожнено емiсiї радикалiв CN, C2, C3, NH2, CH та iонiв H2O+,CO+ i CH+. На основi аналiзу спектрiв комет отримано наступнi ре-зультати:

• Комета 2P/Encke. Створено списки молекулярних емiсiй, отото-жнених у спектрах комети, отриманих у 2003 i 2017 роках в опти-чному дiапазонi довжин хвиль; пораховано швидкостi продуку-вання молекул C2, C3, CN, NH2; оцiнено параметр Afρ у фiль-трах BC, GC i RC та спектральний градiєнт вiдбивної здатностiпилу. Отриманi результати пiдтвердили, що комета 2P/Encke на-лежить до класу газових комет: в її атмосферi мало пилу, причо-му вiн зосереджений переважно у навколоядернiй областi коми.

• Комета 103P/Hartley 2. Ототожнено молекулярнi емiсiї у спе-ктрi комети, пораховано темпи продукування молекул C2, C3,CN, NH2. Iз фотометричних спостережень отримано параметр

20

Afρ у вузькосмугових фiльтрах BC i RC. Проведенi дослiдже-ння пiдтвердили високу активнiсть комети 103P/Hartley 2, якуназивають гiперактивною.

• Комета C/2004 Q2 (Machholz). Отримано розподiл енергiї у спе-ктрi комети в широкому дiапазонi довжин хвиль (∆λ = 360–920 нм) та ототожнено молекулярнi емiсiї, характернi для гелiо-центричної вiдстанi 1.2 а.о.

• Комета С/2009 P1(Garradd). Ототожнено емiсiї у спектрально-му дiапазонi ∆λ = 380–540 нм, серед яких було виявлено доситьсильнi емiсiї iона CO+. За моделлю Хазера розраховано швидко-стi продукування молекул C2, C3 i CN. Спектральнi дослiдженняпiдтвердили, що комета С/2009 P1(Garradd) належить до класуСО-збагачених комет.

• Комета C/2012 J1 (Catalina). У спектрi цiєї динамiчно нової ко-мети, отриманому на гелiоцентричнiй вiдстанi 3.17 а.о., виявленотiльки емiсiю молекули CN, для якої розраховано швидкiсть про-дукування. Отримана величина показує низький рiвень актив-ностi комети на цiй вiдстанi вiд Сонця. Знайдений градiєнт вiд-бивної здатностi добре узгоджується iз середнiм значенням длякометного пилу [21].

5. За результатами монiторингових фотометричних спостережень коме-ти C/2013 UQ4 (Catalina) виявлено короткостроковi варiацiї кольору,причому спектральний градiєнт змiнює знак з вiд’ємного на дода-тний. Таку спостережену змiну кольору можна пояснити гетерогеннi-стю коми, яка складається щонайменше iз двох компонентiв. Перший,який продукує синiй колiр, вiдповiдає збагаченим магнiєм силiкатам.Для другого компонента, який продукує червоний колiр, можливi триварiанти: залiзо-магнiєвi силiкати, керогени типу II або обробленанизькою дозою ультрафiолетового випромiнювання органiчна речо-вина [5].

Виконана робота показала, що оновлена i удосконалена База даних по-ляриметрiї комет DBCP V2.0 дає бiльш широкi можливостi для вивчен-ня фiзичних i оптичних властивостей комет. База DBCP V2.0 може бутивикористана як спостережна основа для розвитку теорiї розсiяння свiтла,чисельного моделювання, iнтерпретацiї фазових i спектральних залежно-стей поляризацiї та визначення фiзичних характеристик пилу в атмосфе-рах комет, класифiкацiї комет i вибору цiлей майбутнiх космiчних мiсiй.Визначенi у роботi параметри фазових залежностей поляризацiї можутьбути використанi для таксономiї комет, отримання фiзичних властивостейкометних пилинок (альбедо, розмiр, пористiсть, показник заломлення), атакож при моделюваннi хiмiчного складу пилових частинок. Створенi кар-ти просторового розподiлу величини поляризацiї по комi комети можна ви-користовувати не тiльки для дослiдження морфологiї кометних атмосфер,

21

але i при побудовi теоретичних моделей еволюцiї пилинок з вiддаленням вiдкометного ядра. Отриманi темпи продукування молекул та пилових части-нок дозволяють вивчати еволюцiю активностi комет з вiдстанню вiд Сон-ця. Вперше виявленi короткостроковi варiацiї кольору комети С/2013 UQ4(Catalina) демонструють важливiсть спостережень комет у режимi монi-торингу для достовiрного визначення фiзичних та хiмiчних властивостейкометного пилу.

СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦIЇ

Статтi, опублiкованi у фахових реферованих виданнях

1. Shubina O. Low-resolution spectrum of comet C/2004 Q2 (Machholz) /Shubina O., Korsun P., and Ivashchenko Yu. // Advances in Astronomyand Space Physics – 2012. – V. 2 – P. 173–176.

2. Shubina O. Photometry of distant active comet C/2010 S1 (LINEAR)/ Shubina O., Kulyk I., Korsun P., and Romanjuk Ya. // Advances inAstronomy and Space Physics – 2014. – V. 4 – P. 38–41.

3. Шубина Е. С. Спектр кометы C/2009 P1 (Garradd) в оптическом диа-пазоне длин волн / Шубина Е. С., Корсун П. П. и Афанасьев В. Л. //Кинематика и физика небесных тел. – 2014. – Т. 30. – №6. – С. 27–41.

4. Ivanova O. Polarimetric and spectroscopic observations of a dynamicallynew comet C/2012 J1 (Catalina) / Ivanova O., Shubina O., Moiseev A.,and Afanasiev V. // Astrophysical Bulletin. – 2015. – V. 70. – №3. –P. 349–354.

5. Ivanova O. Colour variations of Comet C/2013 UQ4 (Catalina) /Ivanova O., Zubko E., Videen G., Mommert M., Hora J. L., SemanKrisandova Z., Svoren J., Novichonok A., Borysenko S., Shubina O. //Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. – 2017. – V. 469. – №3. – P. 2695–2703.

6. Шубина Е. С. Спектр короткопериодической кометы 2P/Encke в по-явлении 2003 г. / Шубина Е. С., Борисов Н. В., Иванова А. В. и Ро-зенбуш В. К. // Кинематика и физика небесных тел. – 2018. – Т. 34.– №4. – С. 67–80.

Електронна база даних

7. Kiselev N. Database of Comet Polarimetry V2.0. Compilationof Comet Polarimetry from Published and Unpublished Sources,urn:nasa:pds:compil-comet:polarimetry:: 1.0 / Kiselev N., Shubina E.,Velichko S., Jockers K., Rosenbush V., Kikuchi S. (Eds.) // NASAPlanetary Data System. – 2017.

22

Публiкацiї у матерiалах та тезах конференцiй

8. Shubina O. Low-resolution spectrum of comet C/2004 Q2 (Machholz) /Shubina O. and Korsun P. // 19th Open Young Scientists’ Conferenceon Astronomy and Space Physics. April 23–28, 2012, Kyiv, Ukraine:Abstracts. – К.: ВПЦ “Київський унiверситет”, 2012. – P. 25.

9. Shubina O. Photometry of distant active comet C/2010 S1 (LINEAR) /Shubina O., Kulyk I., Korsun P., and Romanjuk Ya. // 20th Open YoungScientists’ Conference on Astronomy and Space Physics. April 22–27, 2013,Kyiv, Ukraine: Abstracts. – K.: ТОВ “Компанiя ВАIТЕ”, 2013. – P. 50.

10. Shubina O. Spectral and polarimetry investigation of the comet C/2012 J1(Catalina) at 6 meter telescope SAO RAS / Shubina O., Ivanova O., andAfanasiev V. // 21th Open Young Scientists’ Conference on Astronomyand Space Physics. April 28–May 3, 2014, Kyiv, Ukraine: Abstracts. – K.:ВПЦ “Київський унiверситет”, 2014. – P. 14.

11. Shubina O. Spectral and polarimetric investigation of the comet C/2012 J1(Catalina) at 6 meter telescope SAO RAS / Shubina O., Ivanova O., andAfanasiev V. // VII International Scientific Conference “Selected issues ofastronomy and astrophysics” in Honor of Bohdan Babiy. October 7–10,2014, Lviv, Ukraine: Book of Abstracts. — Л.: Львiвський нацiональнийунiверситет iменi Iвана Франка, 2014. – P. 42.

12. Shubina O. Photometric and spectral investigation of the comet103P/Hartley 2 / Shubina O., Ivanova O., Kiselev N., and Afanasiev V. //22th Open Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physi-cs. April 20–25, 2015, Kyiv, Ukraine: Abstracts. – K.: ВПЦ “Київськийунiверситет”, 2015. – P. 50.

13. Shubina O. Upgread to a new version the Database of comet polarimetry/ Shubina O., Kiselev N., Rosenbush V., and Ivanova O. // 23th OpenYoung Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics. April 25–30, 2016, Kyiv, Ukraine: Abstracts. – K.: ВПЦ “Київський унiверситет”,2016. – P. 45.

14. Shubina O. A new version of the Database of comet polarimetry (DBCPV2.0) / Shubina O., Kiselev N., Rosenbush V., and Ivanova O. // VIIIInternational Scientific Conference “Selected issues of astronomy andastrophysics” in Honor of Bohdan Babiy. October 17–20, 2016, Lviv, Ukrai-ne: Book of Abstracts. — Л.: Львiвський нацiональний унiверситет iменiIвана Франка, 2016. – P. 43.

15. Shubina O. Colour variations of Comet C/2013 UQ4 (Catalina) / Shubi-na O., Ivanova O., Zubko E., et al. // 24th Open Young Scientists’Conference on Astronomy and Space Physics. April 24–29, 2017, Kyiv,Ukraine: Abstracts. – K.: ВПЦ “Київський унiверситет”, 2017. – P. 47.

23

16. Shubina O. Dust colour variations in the comet C/2013 UQ4 (Catalina)/ Shubina O., Ivanova O., Zubko E., et al. // International Conference“Astronomy and Space Physics at the University of Kyiv”. May 23–26,2017, Kyiv, Ukraine: Book of Abstracts. – К.: ВПЦ “Київський унiвер-ситет”, 2017. – P. 85.

17. Shubina O. Color-slope interpritation of comet C/2013 UQ4 (Catalina)using the model of agglomerated debris particles / Shubina O., Ivanova O.,Zubko E., et al. // The Eight Moskow Solar System Symposium. October9–13, 2017, Moskow, Russia: Abstracts. – М., 2017. – P. 139-141abstract.

18. Shubina O. Optical spectra of the short-period comet 2P/Encke in 2003and 2017 appearance / Shubina O., Ivanova O., Rosenbush V., et al. //25th Open Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physi-cs. April 23–28, 2018, Kyiv, Ukraine: Abstracts. – K.: ВПЦ “Київськийунiверситет”, 2018. – P. 26.

19. Shubina O. Spectra of short-periodic comet 2P/Encke in 2003 apparition/ Shubina O., Borisov N., Ivanova O., and Rosenbush V. // InternationalConference “Astronomy and Space Physics at the University of Kyiv”.May 29 – June 1, 2018, Kyiv, Ukraine: Book of Abstracts. – К.: ВПЦ“Київський унiверситет”, 2018. – P. 54.

СПИСОК ЦИТОВАНОЇ ЛIТЕРАТУРИ

20. Добровольский О. В., Кометы, Москва, Наука, 1966, 288 с.

21. A’Hearn M. F. The ensemble properties of comets: Results fromnarrowband photometry of 85 comets, 1976-1992 / A’Hearn M. F., Mi-llis R. L., Schleicher‘D. G., et. al. // Icarus – 1995. – V. 118. – P. 223–270.

22. Douglas A. E. Band spectrum and structure of the CH+ molecule: Identi-fication of three interstellar lines / Douglas A. E. and Herzberg G. //Canadian J. Res. – 1942. – V. 20. – P. 71–82.

23. Dressler K. The electronic absorption spectra of NH2 and ND2 /Dressler K., Ramsay D. A. // Phil. Trans. Roy. Soc. Lond. Ser. A. Math.Phys. Sci. – 1959. – V. 251. – P. 553–604.

24. Gausset L. Analysis of the 4050 A group of the C3 molecule / Gausset L.,Herzberg G., Lagerqvist A., Rosen B. // Astrophys. J. – 1965. – V. 142– P. 45–76.

25. Haser L. Distribution d’intensite dans la tete d’une comete / Haser L. //Bull. Acad. Roy. Belgique Classe des Sciences – 1957. – V. 43 – P. 740–750.

26. Hines D. C. Hubble Space Telescope pre-perihelion ACS/WFC imagingpolarimetry of Comet ISON (C/2012 S1) at 3.81 AU / Hines D. C., Vi-

24

deen G., Zubko E., et al. // The Astrophysical Journal Letters. – 2014. –V. 780. – №2. – pp. 6.

27. Ivanova O. Constraints on dust in Comet C/2012 J1 (Catalina) inferredfrom its color and polarimetric response / Ivanova O., Zubko E., Afanasi-ev V., Videen G., and Moiseev A. // Abstract in Electromagnetic & LightScattering XV, Leipzig. – 2015.

28. Joshi U. C. Polarization studies of comet C/2000 WM1 (LINEAR) /Joshi U. C., Baliyan K. S., and Ganesh S. // Astron. Astrophys. – 2003.– V. 405. – P. 1129–1135.

29. Kim S. J. Ultraviolet and visible spectroscopic database for atoms andmolecules in celestial objects / Kim S. J. // J. Korean Astron. Soc. –1994. – V. 9. – P. 111–166.

30. Kiselev N. N. Photometry and polarimetry during flares of cometSchwassmann-Wachmann I / Kiselev N. N. and Chernova G. P. // SovietAstronomy Letters. – 1979. – V. 5. – P. 156–159.

31. Kiselev N. N. Phase functions of polarization and brightness andthe nature of cometary atmosphere particles / Kiselev N. N. andChernova G. P. // Icarus. – 1981. – V. 48. – P. 473–481.

32. Kiselev N. Database of Comet Polarimetry. EAR-C-COMPIL-5-DBCOMET-POLARIMETRY-V1.0 / Kiselev N., Velichko S., Jockers K.,Rosenbush V., Kikuchi S. (Eds.) // NASA Planetary Data System – 2006.

33. Kolokolova L. Modeling cometary photopolarimetric characteristics withSh-matrix method / Kolokolova L. and Petrov D. // American GeophysicalUnion, Fall Meeting 2017. – 2017. – ♯P11D-2532.

34. Lew H. Electronic spectrum of H2O+ / Lew H.// Canadian Journal ofPhysics. – 1976. – V. 54. – P. 2028–2049.

35. Lumme K. A two-parameter system for linear polarization of some Solarsystem objects / Lumme K. and Muinonen K. // IAU Symp. – 1993. –V. 160. – P. 194.

36. Luque J. LIFBASESRI International Report MP / Luque J., Crosley D. R.// 1999. – 99–009.

37. Ohman Y. Measurements of polarization in the spectra of comet Gunni-ngham (1940 C) and comet Paraskevopoulos (1941 C) / Ohman Y. //Stockholm Obs. Ann. – 1941. – V. 13. – P. 3–15.

38. Phillips J. G. The Swan System of the C2 Molecule / Phillips J. G.,Davis S. P. // Berkeley and Los Angeles: Univ. California Press – 2002. –260 p.

25

39. Reach W. T. Survey of cometary CO2, CO, and particulate emissions usingthe Spitzer Space Telescope / Reach W. T., Kelley M. S., and Vaubaillon J.// Icarus. – 2013. – V. 226. – № 1. – P. 777–797.

40. Rosenbush V. K. Spatial variations of brightness, colour and polarizati-on of dust in comet 67P/Churyumov–Gerasimenko / Rosenbush V. K.,Ivanova O. V., Kiselev N. N., Kolokolova L. O., Afanasiev V. L. // Mon.Not. R. Astron. Soc. – 2017. – V. 469. – P. 475–491.

41. Rosenbush V. K. Comets Okazaki-Levy-Rundenko (1989 19) and Levy(1990 20): Polarimetry and stellar occultations / Rosenbush V. K.,Rosenbush A. E., and Dement’ev M. S. // Icarus. – 1994. – V. 108. –№1. – P. 81–91.

42. Simoes da Silva A. Contributo para a identificacao nos cometas do si-stema de Phillips da molecula C2 / Simoes da Silva A. // Separata de OINSTITUTO, CXXXII, Coimbra Editora. – 1968. – P. 1–83.

АНОТАЦIЯ

Шубiна О. С. Особливостi короткоперiодичних i довгоперiоди-чних комет на основi даних поляриметричних та спектральнихспостережень. — Квалiфiкацiйна наукова праця на правах рукопису.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата фiзико-матема-тичних наук за спецiальнiстю 01.03.03 — гелiофiзика i фiзика Сонячноїсистеми (10 — Природничi науки; 104 — Фiзика та астрономiя). — Головнаастрономiчна обсерваторiя НАН України; Головна астрономiчна обсерва-торiя НАН України, Київ, 2018.

Дисертацiйна робота присвячена дослiдженню фiзичних властивостейпилової та газової складових ком вибраних комет рiзних динамiчних класiвна основi даних поляриметричних, спектральних та фотометричних спосте-режень.

Проведено оновлення Бази даних поляриметрiї комет, створеної у 2005роцi. На основi строгої вибiрки iз Бази DBCP V2.0 вперше проаналiзованофазовi залежностi лiнiйної поляризацiї для рiзних динамiчних груп комету рiзних спектральних дiапазонах та визначено їх параметри Pmin, αmin,αinv, h, Pmax i αmax.

Аналiз побудованих карт розподiлу ступеня лiнiйної поляризацiї по ко-мах показав, що комета C/2012 J1 (Catalina) має рiвномiрний розподiл по-ляризацiї, а кома комети 2P/Encke демонструє складну структуру. На при-кладi газової комети 2P/Encke показано, що врахування впливу газовихемiсiй значно збiльшує ступiнь поляризацiї комети.

На основi спектральних спостережень комет 2P/Encke, 103P/Hartley 2,C/2004 Q2 (Machholz), C/2009 P1 (Garradd) i C/2012 J1 (Catalina) створеносписки ототожнених молекулярних емiсiй, пораховано швидкостi продуку-вання молекул i пилинок та нормований спектральний градiєнт. Фотоме-

26

тричнi дослiдження комети 103P/Hartley 2 пiдтвердили низький рiвень їїпилепродуктивностi.

За результатами монiторингових фотометричних спостережень кометиC/2013 UQ4 (Catalina) вперше виявлено короткостроковi варiацiї кольору,причому спектральний градiєнт вiдбивної здатностi пилу змiнював знак звiд’ємного на додатний.

Ключовi слова: комета, поляриметрiя, фотометрiя, спектроскопiя, спектр,емiсiї, континуум, пил, газ.

АННОТАЦИЯ

Шубина Е. С. Особенности короткопериодических и долгопе-риодических комет на основе данных поляриметрических и спе-ктральных наблюдений. — Квалификационный научный труд на правахрукописи.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-матема-тических наук по специальности 01.03.03 — гелиофизика и физика Солне-чной системы (10 — Естественные науки; 104 — Физика и астрономия). —Главная астрономическая обсерватория НАН Украины; Главная астроно-мическая обсерватория НАН Украины, Киев, 2018.

Диссертационная работа посвящена исследованию физических свойствпылевой и газовой составляющих ком выбранных комет разных динамиче-ских групп на основе данных поляриметрических, спектральных и фото-метрических наблюдений.

Проведено обновление Базы данных кометной поляриметрии, созданнойв 2005 году. Основываясь на строгой выборке из Базы DBCP V2.0, впер-вые проанализированы фазовые зависимости линейной поляризации дляразных динамических групп комет в разных спектральных диапазонах ирассчитаны их параметры Pmin, αmin, αinv, h, Pmax и αmax.

Анализ построенных карт распределения степени линейной поляриза-ции по комах показал, что комета C/2012 J1 (Catalina) имеет равномерноераспределение поляризации, а кома кометы 2P/Encke демонстрирует сло-жную структуру. На примере газовой кометы 2P/Encke показано, что учетвлияния газовых эмиссий значительно увеличивает степень поляризациикометы.

На основе спектральных наблюдений комет 2P/Encke, 103P/Hartley 2,C/2004 Q2 (Machholz), C/2009 P1 (Garradd) и C/2012 J1 (Catalina) созда-ны списки отождествленных молекулярных эмиссий, посчитаны скоростипродуцирования молекул и пылевых частиц, а также нормированный спе-ктральный градиент. Фотометрические исследования кометы 103P/Hart-ley 2 подтвердили низкий уровень ее пылепроизводительности.

По результатам мониторинговых фотометрических наблюдений коме-ты C/2013 UQ4 (Catalina) впервые обнаружены краткосрочные вариации

27

цвета, причем спектральный градиент отражательной способности пылименял знак с отрицательного на положительный.

Ключевые слова: комета, поляриметрия, фотометрия, спектроскопия,спектр, эмиссии, континуум, пыль, газ.

ANNOTATION

Shubina O. S. Peculiarities of short-periodic and long-periodiccomets based on polarimetric and spectral observations. — Qualifi-cation scientific work on the rights of manuscripts.

Candidate’s thesis in Physics and Mathematics, speciality 01.03.03 — heli-ophysics and physic of Solar System (10 — Natural sciences; 104 — Physics andastronomy). — Main Astronomical Observatory of the NAS of Ukraine; MainAstronomical Observatory of the NAS of Ukraine, Kyiv, 2018.

The thesis is devoted to the study of physical properties of dust and gascomponents in selected comets belonging to different dynamic classes based onpolarimetric, spectral, and photometric observations.

The database of comet polarimetry, created in 2005, has been updated. Itwas added about 1000 observations compared the previous version. Parameterranges got wider. The second version of the database contains 3441 measure-ments on linear and circular polarization of 95 comets within ranges of wave-lengths 0.26–2.30 µm, phase angles 0.0–122.1◦, heliocentric 0.012–7.010 AU andgeocentric 0.01–6.52 AU distances. Phase-angle dependencies of linear polari-zation for different dynamic groups and spectral regions were created andanalyzed for the first time based on strict samples from the database DBCPV2.0. Their parameters such as Pmin, αmin, αinv, h, Pmax, and αmax werecalculated. It was revealed that within the phase angle range of 20–60◦ thephase-angle dependency trend is equal for both short- and long-periodic comets;that in the red spectral domain the polarization maximum is higher for long-periodic comets and the polarization minimum is deeper for short-periodicones. At the same time, parameters αinv and h did not demonstrate spectraldependency. It was found that the aperture dependence of polarization degree,the influence of molecular emissions on polarization in a cometary continuum,the activity of a comet, the morphological features of the comet are main causesof linear polarization degree deviations from the average trend of the phase-angle dependence characteristic for dusty comets.

Analysis of created polarization distribution maps of the comet C/2012 J1(Catalina) revealed polarization homogeny over the coma. This is confirmedby the observed radial profiles of polarization across the coma in different di-rections. The mean value of polarization degree over the cometary coma ofthe comet C/2012 J1 (Catalina) is (−2 ± 0.7)%. As compared to the previousone, the coma of the comet 2P/Encke demonstrated a complex structure: a

28

circumnucleus halo, a jet and a fan. As far as 2P/Encke is well-known gassycomet we decided to investigate the influence of molecular emissions on polari-zation in the cometary continuum. It was showed that after correction for thegas contamination, using the gas-to-dust ratio from the spectroscopy, the gas-free polarization degree of the dust increased by ∼2% in SED500 and ∼4% inr-sdss band in the near-nucleus coma, whereas at the distance about 12000 kmincreased by ∼6% and ∼3%, respectively.

Lists of identified molecular emissions were created based on spectral observa-tions of comets 2P/Encke, 103P/Hartley 2, C/2004 Q2 (Machholz), and C/2009P1 (Garradd). The emissions of CN, C2, C3, NH2, CH molecules and H2O+,CO+, and CH+ ions were detected in these spectra. It was identified only oneemission line of CN molecule in the spectrum of the comet C/2012 J1 (Catali-na) at heliocentric distance of 3.17 AU. The gas production rates of CN, C2,C3, NH2 molecules were calculated using Haser’s model for comets 2P/Encke,103P/Hartley 2, and C/2009 P1 (Garradd). The relative dust productivity (Afρparameter) was estimated within wavelength ranges of narrowband cometaryfilters BC, GC, and RC based on spectra of the comet 2P/Encke. Photometricobservations of the comet 103P/Hartley 2 confirmed a low dust production rateusing values of Afρ parameter in BC and RC filters. The normalized gradientof the reflective dust capability was computed for spectra of comets 2P/Enckeand C/2012 J1 (Catalina).

For the first time short-term variations of the spectral gradient of the cometC/2013 UQ4 (Catalina) were detected based on the results of monitoring photo-metric observations. It should be mentioned that spectral gradient of dustreflectivity changed the sign from the negative value to the positive one. Revealedcolour changes are explained by heterogeneity of the coma, which consist of twocomponents at least.

Keywords: comet, polarimetry, photometry, spectroscopy, spectrum, emis-sions, continuum, dust, gas.