ESO tager de bedste billeder til dato af en særegen hundeben-asteroide

Ved at bruge European Southern Observatory's Very Large Telescope (ESO's VLT), et hold astronomer har fået de skarpeste og mest detaljerede billeder til dato af asteroiden Kleopatra. Observationerne har gjort det muligt for holdet at begrænse 3D-formen og massen af ​​denne ejendommelige asteroide, som ligner en hundeknogle, til en højere nøjagtighed end nogensinde før. Deres forskning giver fingerpeg om, hvordan denne asteroide og de to måner, der kredser om den, er dannet.

"Kleopatra er virkelig en unik krop i vores solsystem, " siger Franck Marchis, en astronom ved SETI Institute i Mountain View, USA og ved Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Frankrig, der ledede en undersøgelse af asteroiden - som har måner og en usædvanlig form - offentliggjort i dag i Astronomi og astrofysik . "Videnskaben gør mange fremskridt takket være studiet af mærkelige afvigere. Jeg tror, ​​at Kleopatra er en af ​​dem og forstår dette kompleks, flere asteroidesystem kan hjælpe os med at lære mere om vores solsystem."

Kleopatra kredser om Solen i Asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter. Astronomer har kaldt det en "hundeknogle-asteroide", lige siden radarobservationer for omkring 20 år siden afslørede, at den har to lapper forbundet med en tyk "hals". I 2008 Marchis og hans kolleger opdagede, at Kleopatra er kredset af to måner, ved navn AlexHelios og CleoSelene, efter den egyptiske dronnings børn.

For at finde ud af mere om Kleopatra, Marchis og hans team brugte snapshots af asteroiden taget på forskellige tidspunkter mellem 2017 og 2019 med instrumentet Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) på ESO's VLT. Mens asteroiden roterede, de var i stand til at se den fra forskellige vinkler og skabe de mest nøjagtige 3D-modeller af dens form til dato. De begrænsede asteroidens hundeknogleform og dens volumen, at finde en af ​​lapperne til at være større end den anden, og bestemte længden af ​​asteroiden til at være omkring 270 kilometer eller omkring halvdelen af ​​længden af ​​Den Engelske Kanal.

I en anden undersøgelse, også udgivet i Astronomi og astrofysik og ledet af Miroslav Brož fra Charles University i Prag, Tjekkiet, holdet rapporterede, hvordan de brugte SPHERE-observationerne til at finde de korrekte baner for Kleopatras to måner. Tidligere undersøgelser havde estimeret banerne, men de nye observationer med ESO's VLT viste, at månerne ikke var, hvor de ældre data forudsagde, at de var.

"Dette skulle løses, " siger Brož. "For hvis månernes kredsløb var forkerte, alt var galt, inklusive massen af ​​Kleopatra." Takket være de nye observationer og sofistikeret modellering, holdet formåede præcist at beskrive, hvordan Kleopatras tyngdekraft påvirker månernes bevægelser og at bestemme AlexHelios og CleoSelenes komplekse baner. Dette gjorde det muligt for dem at beregne asteroidens masse, fandt, at den er 35 % lavere end tidligere skøn.

Ved at kombinere de nye estimater for volumen og masse, astronomer var i stand til at beregne en ny værdi for tætheden af ​​asteroiden, hvilken, ved mindre end halvdelen af ​​densiteten af ​​jern, viste sig at være lavere end tidligere antaget. Den lave tæthed af Kleopatra, som menes at have en metallisk sammensætning, antyder, at den har en porøs struktur og kunne være lidt mere end en "bunke murbrokker". Det betyder, at det sandsynligvis er dannet, når materiale akkumulerede igen efter et kæmpe sammenstød.

Kleopatras struktur af murbrokker og den måde, den roterer på, giver også indikationer på, hvordan dens to måner kunne have dannet sig. Asteroiden roterer næsten med en kritisk hastighed, den hastighed, over hvilken den ville begynde at falde fra hinanden, og selv små stød kan løfte småsten fra overfladen. Marchis og hans team mener, at disse småsten efterfølgende kunne have dannet AlexHelios og CleoSelene, hvilket betyder, at Kleopatra virkelig har født sine egne måner.

De nye billeder af Kleopatra og den indsigt, de giver, er kun mulige takket være et af de avancerede adaptive optiksystemer, der er i brug på ESO's VLT, som ligger i Atacama-ørkenen i Chile. Adaptiv optik hjælper med at korrigere for forvrængninger forårsaget af jordens atmosfære, som får objekter til at virke slørede – den samme effekt, der får stjerner set fra Jorden til at blinke. Takket være sådanne rettelser, SPHERE var i stand til at afbilde Kleopatra - placeret 200 millioner kilometer væk fra Jorden på dets nærmeste - selvom dens tilsyneladende størrelse på himlen svarer til størrelsen af ​​en golfbold omkring 40 kilometer væk.

ESO's kommende Extremely Large Telescope (ELT), med sine avancerede adaptive optiksystemer, vil være ideel til billeddannelse af fjerne asteroider såsom Kleopatra. "Jeg kan ikke vente med at pege ELT mod Kleopatra, for at se om der er flere måner og forfine deres kredsløb for at opdage små ændringer, " tilføjer Marchis.