Открытие объекта (136108) 2003 EL61
  Наблюдения
   Орбитальные элементы
   Физические характеристики
  Фотометрия Хаумеа
   Спутники Хаумеа - Хииака и Намака
   Фотометрия Хаумеа и ее спутников
   Взаимные явления в системе Хаумеа - второй спутник Намака.
  Статья в журнале "Земля и Вселенная"

Транснептунный объект 2003 EL61 был открыт испанскими астрономами Ортизом и др. (J.L. Ortiz) на обсерватории Сьерра Невада (Испания) и М. Брауном (Калифорнийский технологический институт) и принадлежит классической популяции пояса Койпера.  Международный астрономический союз (IAU) классифицировал его как пятую карликовую планету после Цереры, Плутона, Эриды и Макемаке и присвоил ей название Хаумеа (Haumea) по имени гавайской богини плодородия и деторождения [4]. Haumea - богиня рождаемости и изобилия в Гавайской мифологии. Множество ее детей возникали из различных частей ее тела. Она принимала много различных форм и испытала множество возрождений. Как богиня земли, она представляет элемент камня.

Орбитальные элементы

Хаумеа - классический транснептунный объект со средними элементами большой полуосью 43 а.е., эксцентриситетом 0.2 и наклоном 28 градусов.

Следующие орбитальные элементы взяты из MPO103000

Элементы орбиты получены по 93 наблюдениям в 12 оппозициях на интервале времени 1955-2006 г.г., средняя квадратическая ошибка 0".42.

 Физические характеристики

Масса Хаумеа составляет (30.2 ± 0.8)% от массы Плутона.
Хаумеа - один из самых быстровращающихся объектов в Поясе Койпера (если не во всей Солнечной системе) и превосходит в этом смысле даже знаменитую (20000) Варуну, скорость обращения которой вокруг собственной оси составляет всего 5 часов. Наблюдения показали, что Хаумеа имеет очень быстрое вращение с периодом почти 2 часа, что является очень необычным для тел размером больше 100 км, а характерно для малых астероидов и ядер комет, для которых период обычно составляет несколько часов. Большая скорость вращения такого крупного тела сильно деформирует его форму, поэтому Хаумеа, по-видимому, является сильно вытянутым эллипсоидом с максимальным размером 1960 км и высокой отражательной способностью порядка 60-70%.
Хаумеа покрыта замерзшим водяным льдом и метаном и имеет нейтральный цвет [3] .

Массу Хаумеа определили по движению его спутника. Авторы нашли максимальный размер Хаумеа 1960–2500 км, средняя плотность 2600–3340 кг/м³, а визуальное геометрическое альбедо выше, чем 0.6 [2]. Абсолютная величина V-band H = 0.444 ± 0.021.

Рабинович и др. определили размер Хаумеа 1960 км × 1518 км × 996 км при плотности 2.6  г/см³ и альбедо 0.73. Средний диаметр 1400 км. [2]

Фотометрия Хаумеа [2]

Видимая звездная величина Хаумеа составляет 17.5 на расстоянии 51 а.е. Кривая вращения имеет два пика с периодом  (3.9154 ± 0.0002) часа (период вращения) и амплитудой от пика до пика 0.28 ± 0.04 mag [5]. Это означает, что Хаумеа имеет самое быстрое вращение в Солнечной системе для тел, больших 100 км. Абсолютная величина H = 0.44 [9]  Период вращения  Т = 3.9154 ± 0.0002 часа [2] . Цветовые показатели

color index B-V: (0.626 ± 0.025) [2]

color index V-R: (0.343 ± 0.020) [2]

color index B-R: 0.972 ± 0.014 [5]

color index V-I: (0.683 ± 0.020) [2]

color index R-J: 0.885 ± 0.012 [5]

color index J-H: -0.057 ± 0.016 [5]

color index F110W-F160W: -1.208 ± 0.004 [9]

Детальный анализ новых данных Хаумеа показал значительные вариации цвета по поверхности, причем фотометрические отличия составляют ∆m =  (0.30 ± 0.02) mag в видимой и ближней инфракрасной (J и H) области. Цветовые отличия, видимо, коррелируют с предварительно идентифицированной областью на поверхности, которая значительно краснее в B-R и темнее, чем в среднем по поверхности. Показатель цвета для Хаумеа составляет J-H = (-0.057 ± 0.016) mag.

Спутники Хаумеа - Хииака и Намака.

Общая масса системы (4.2 ± 0.1) × 10²¹ кг, что составляет примерно 32 % от массы Плутона или (28.6 ± 0.7) % от массы системы Плутон - Харон [1].

Наблюдения на телескопе Кека показали присутствие слабого спутника у объекта 2003 EL61  на почти круговой орбите с периодом обращения 49 дней, почти на 3.3 mag слабее основного тела. Он получил название Хииака (Hiiaka) по имени дочери гавайской богини Хаумеа. Размер спутника составляет примерно 310 км. Изучение движения спутника позволило определить массу системы, которая оказалось равной примерно 30% от массы системы Плутон-Харон. Спектры в инфракрасной области, полученные на 8-м телескопе Джемини и 10-м телескопе Кека, показали явное наличие линий водяного льда на спутнике. Уточнить физические и орбитальные характеристики системы можно было бы во время взаимных покрытий и затмений основного тела и спутника. Такие явления происходят при особом расположении тел, когда плоскость движения тел находится ребром к наблюдателю.

Однако изучение орбиты спутника у Хаумеа показало, что мы немного опоздали с наблюдением взаимных затмений и покрытий Хаумеа и ее спутника. Система уже прошла этот период благоприятных наблюдений в 1999 г. и находится только в 4 градусах от положения, когда она была ребром к наблюдателю. Следующий период взаимных покрытий и затмений в системе будет происходить только через 131 год, а именно, в 2138 г.[1].

Еще более слабый спутник Хаумеа, который получил временное обозначение S/2005(2003 EL61)2, а затем постоянное наименование Намака (Namaka), найден группой сотрудников М. Брауна  на снимках, полученных на обсерватории Кека в июне 2005 г. (IAUC 8636). Яркость второго спутника транснептунного объекта 2003 EL61 составляет всего 1.5% от яркости основного тела. Был вычислен период обращения этого спутника вокруг основного тела в предположении круговой орбиты. Он составил 34.7 суток. Интересно, что два спутника обращаются вокруг основного тела не в одной плоскости, как можно было бы предположить. Плоскости орбит двух спутников наклонены друг к другу под углом ( 39 ± 6 ) градусов. Размер спутника примерно 170 км. Для более точного определения параметров орбиты второго спутника требуются дополнительные наблюдения. На рис. представлены орбиты двух спутников Хаумеа.

Угловые элементы приведены относительно эклиптики J2000.0.

Новое определение орбит спутников было проведено на основе измерений точных астрометрических положений спутников относительно Хаумеа, проведенных с помощью камеры NIRC2 (Near-Infrared Camera) с Laser Guide Star Adaptive Objects на обсерватории W. M. Keck и телескопе Hubble с помощью камеры ACS/HRC (High Resolution Camera of the Advanced Camera for Surveys), WFPC2 (Wide Field Planetary Camera)  и NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) на интервале времени с января 2005 г. по май 2008 г.

Эпоха HJD 2454615.0. Угловые элементы относятся к эклиптике J2000.

Внутренний спутник имеет значительный эксцентриситет 0.249, его орбита наклонена к орбите яркого спутника на угол
 φ = 13.41º ± 0.08º,  где cos φ = cos i_H cos i_N + sin i_H sin i_N cos(Ω_H − Ω_N), где i и Ω - наклон и долгота восходящего узла основного тела Haumea (H) и  спутника Namaka (N).
Отношение масс спутников составляет 0.116 ± 0.086. Предполагая плотность равной плотности водяного льда, получим радиус Хиияки и Намаки 160 и 80 км соответственно. Спутники образовались после сильного импакта из богатой водяным льдом мантии Хаумеа и в дальнейшем путем приливной эволюции достигли современного состояния .

Фотометрия Хаумеа и ее спутников

Хаумеа  (−1.208 ± 0.004) для (F110W–F160W),
Хииака (-1.48 ± 0.06) для (F110W–F160W)
Намака ( −1.4 ± 0.2)  для (F110W–F160W),

 Никаких фотометрических вариаций Hi’iaka не обнаружены. Hi’iaka  показывает более глубокую абсорбцию со средним  (F110W–F160W) = −1.48 ± 0.06.

Взаимные затмения и покрытия Хаумеа - Намака

Взаимные затмения и покрытия в системе основное тело - второй спутник S/2005 (136108) 2  Намака начали происходить в мае  2008 г. (IAUC 8949).  Продолжительность событий составляет от 0 до 6 часов, при этом уменьшение звездной величины составляет примерно 0.03 величины.

Относительные положения спутников, как они видны с Земли в марте 2008 г. Внешняя орбита соответствует более яркому спутнику Хиияка, внутренняя орбита соответствует более слабому спутнику Намака. В центре - Хаумеа, нарисованная в масштабе, представленная в виде эллипсоида 500 x 1000 км (Rabinowitz et al.2006) и ориентированная большой полуосью с севера на юг.

Вычисленные взаимные события в системе Хаумеа ( 2003 EL61)  и ее внутреннего спутника S/2005 (136108) 2 в течение 2009 г. будут происходить

'B', май 31.07 +/-0.04  UТ;
'A', июнь 7.74 +/-0.05;
'B', июнь 18.33 +/-0.05;
'A', июнь 25.96 + / - 0.06;
'B', июль 6.61 +/-0.05;
'A', июль 14.31 +/-0.05;
'B', июль 24.98 +/-0.05;
'A', август 1.81 +/-0.05,

 где 'A' – означает, что главное тело покрывает спутник, 'B' – спутник заслоняет главное тело. 
Существует пять видов взаимных явлений, которые будут происходить в системе в ближайшие несколько лет. Иллюстрации этих событий приведены на рисунке из статьи М.Брауна "Mutual events of Haumea and Namaka"

Эфемериды взаимных покрытий и затмений, особенности их наблюдений и условия видимости явлений приведены также в статье М.Брауна по адресу http://web.gps.caltech.edu/~mbrown/2003EL61/mutual/. В течение наблюдательного сезона 2008 г. произошло 8 взаимных событий в системе Хаумеа - Намака, 2009 г. -  20, в 2010 г. – 28, в 2011 г. – 27.

 Такие взаимные явления будут происходить в течение нескольких ближайших лет.

Прохождение по диску планеты Хаумеа спутника Намака и его тени	Покрытие спутника планетой

Литература:

1. M.E. Brown, A.H. Bouchez, D. Rabinowitz, R. Sari, C.A. Trujillo, M. van Dam, R. Campbell, J. Chin, S. Hartman, E. Johansson, R. Lafon, D. LeMignant, P. Stomski, D. Summers, P. Wizinowich.  Keck Observatory laser guide star adaptive optics discovery and characterization of a satellite to large Kuiper belt object 2003 EL61. The Astrophysical Journal Letters, 632, L45 (October 2005).
2. D.L. Rabinowitz, K. Barkume, M.E. Brown, H. Roe, M. Schwartz, S. Tourtellotte, C.A. Trujillo (2005),  Photometric observations constraining the size, shape, and albedo of 2003 EL61, a rapidly rotating, Pluto-sized object in the Kuiper Belt.The Astrophysical Journal (2006), 639, Issue 2, pp. 1238-1251.
3. Chadwick A. Trujillo, Michael E. Brown, Kristina Barkume, Emily Shaller, David L. Rabinowitz (February 2007).The Surface of 2003 EL61 in the Near Infrared. The Astrophysical Journal, 655: 1172–1178.
4. News Release - IAU0807: IAU names fifth dwarf planet Haumea
5. Lacerda, Pedro. Time-Resolved Near-Infrared Photometry of Extreme Kuiper Belt Object Haumea.eprint arXiv:0811.3732 (11/2008), Astronomical Journal,
6. D. Ragozzine and M. E. Brown. ORBITS AND MASSES OF THE SATELLITES OF THE DWARF PLANET HAUMEA = 2003 EL61. ArXiv:0903.4213v1. Accepted by Astronomical Journal, March 24, 2009.
7. Fabrycky, D. C., Ragozzine, D., Brown, M. E., & Holman, M. J. 2008, IAU Circ., 8949, 1
8. W. C. Fraser and M. E. Brown. NICMOS PHOTOMETRY OF THE UNUSUAL DWARF PLANET HAUMEA AND ITS SATELLITES. Astrophys.J, 695: L1-L3, 2009 April 10.
9. Rabinowitz, D. S. Toutellotte, M. Brown, and C. Trujillo, 2005, Photometric observations of a very bright TNO with an extraordinary lightcurve, DPS meeting #37, #56.12; Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 37, p.746.
10. Grundy, W. M., K. S. Noll, M. W. Buie, S. D. Benecchi, D. C. Stephens, and H. F. Levison, 2009, "Mutual orbits and masses of six transneptunian binaries," Icarus, Volume 200, Issue 2, p. 627-635.