活动小行星313P/Gibbs的彗核与质量损失

我们展示了哈勃空间望远镜在2014年10月至2015年3月五个月期间对活动小行星313P/Gibbs（原编号P/2014 S4）的观测。该天体在两条不同轨道的近日点（2.4 AU）附近反复出现活动，这一特性可用近表面冰的升华自然解释，但难以与其他活动机制协调。我们发现质量损失率在10月达到峰值约1 kg s$^{-1}$，随后在几乎恒定的日心距下，于接下来数月内下降约五倍。这一下降幅度过大，无法用观测期间的日心距变化来解释。然而，它与局部地形遮蔽的冰斑升华一致，例如在短周期彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科的彗核上观测到的坑状结构中的情形。虽然无法给出唯一解释，但一个简单的自遮蔽模型表明，深度与直径比接近1/2的坑状结构的升华与观测到的活动衰减率相符，而更深或更浅的坑则不符。我们估计彗核半径为700$\pm$100 m（假设几何反照率为0.05）。通过不同观测几何获取了尘埃空间分布的测量结果。它们表明尘埃是连续而非脉冲式抛射，有效粒子尺寸较大，约为$\sim$50 $\mu m$，抛射速度约为$\sim$2.5 m s$^{-1}$。抛射的尘埃总质量约为$\sim$10$^7$ kg，相当于彗核质量的$\sim$10$^{-5}$。观测结果与来自$\sim$10$^4$ m$^2$冰面（约占彗核表面的$\sim$0.2\%）的部分遮蔽升华一致。要使冰在313P中存活十亿年量级的时间尺度，要求升华的占空比$\lesssim$10$^{-3}$。