Persbericht

ESO maakt beste opnamen tot nu toe van vreemde ‘hondenkluif’-planetoïde

9 september 2021

Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft een team van astronomen nieuwe opnamen gemaakt van de planetoïde Kleopatra. Dat heeft de meest detailrijke foto’s tot nu toe opgeleverd van deze merkwaardig gevormde planetoïde, die op een hondenkluif lijkt. Het nieuwe onderzoek levert aanwijzingen op over hoe deze planetoïde, en de twee manen die eromheen draaien, zijn ontstaan.

‘Kleopatra is echt een uniek object binnen ons zonnestelsel,’ zegt Franck Marchis. Hij had de leiding had over het onderzoek van de planetoïde en haar manen, waarvan de resultaten vandaag in Astronomy & Astrophysics worden gepubliceerd. Marchis, astronoom aan het SETI Institute in Mountain View, VS en aan het Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankrijk: ‘De wetenschap boekt veel vooruitgang dankzij onderzoek van vreemde buitenbeentjes zoals Kleopatra. Dankzij dit complexe meervoudige planetoïdenstelsel kunnen we meer te weten komen over ons zonnestelsel.’

Kleopatra draait in de planetoïdengordel tussen de planeten Mars en Jupiter om de zon. Astronomen hebben haar de bijnaam ‘hondenkluif’-planetoïde gegeven nadat radarwaarnemingen ongeveer twintig jaar geleden lieten zien dat zij uit twee lobben bestaat die door een dikke ‘hals’ met elkaar verbonden zijn. In 2008 ontdekten Marchis en zijn collega’s dat om Kleopatra twee manen cirkelen, die AlexHelios en CleoSelene heten, naar de kinderen van de beroemde Egyptische koningin.

Om meer over Kleopatra te weten te komen, gebruikten Marchis en zijn team snapshots van de planetoïde die tussen 2017 en 2019 op verschillende momenten zijn genomen met het Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) instrument van ESO’s VLT. Omdat de planetoïde draaide, konden ze haar vanuit verschillende hoeken bekijken en de tot nu toe meest nauwkeurige 3D-modellen van haar vorm maken. Daarbij hebben de astronomen ontdekt dat de ene lob groter is dan de andere, en dat de lengte van de planetoïde circa 270 kilometer bedraagt – ruwweg de afstand Maastricht-Groningen.

Bij een tweede onderzoek, eveneens gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics, heeft een team onder leiding van Miroslav Brož van de Karelsuniversiteit in Praag, Tsjechië, de SPHERE-waarnemingen gebruikt om de juiste omloopbanen van Kleopatra’s beide manen vast te stellen. Bij eerdere onderzoeken waren deze banen al ruw bepaald, maar de nieuwe waarnemingen met ESO’s VLT lieten zien dat de manen zich niet bevonden waar de oudere gegevens voorspelden dat ze zouden staan.

‘Dit moest worden opgelost,’ zegt Brož. ‘Want als de banen van de manen fout waren, was alles fout, inclusief de massa van Kleopatra.’ Dankzij de nieuwe waarnemingen en geavanceerde modelleringen is het team erin geslaagd om nauwkeurig te beschrijven hoe Kleopatra’s zwaartekracht de bewegingen van haar manen beïnvloedt en om de complexe omloopbanen van AlexHelios en CleoSelene te bepalen. Dit stelde hen in staat om de massa van de planetoïde te berekenen. Die bleek 35% lager dan eerdere schattingen aangaven.

Door de nieuwe schattingen voor volume en massa met elkaar te combineren, konden de astronomen een nieuwe waarde voor de dichtheid van de planetoïde berekenen. Die blijkt minder dan de helft van de dichtheid van ijzer te zijn – ook lager dan gedacht [1]. De lage dichtheid van Kleopatra, waarvan aangenomen wordt dat zij voor een relatief groot deel uit metalen bestaat, doet vermoeden dat zij poreus van structuur is en mogelijk niet veel meer is dan een losse samenklontering van puin. Dit betekent dat zij waarschijnlijk is ontstaan uit materiaal dat zich na een reusachtige inslag heeft opgehoopt.

Kleopatra’s puinhoopstructuur en de manier waarop zij roteert, leveren ook aanwijzingen op over hoe haar twee manen kunnen zijn gevormd. De planetoïde roteert met bijna kritische snelheid – de snelheid waarboven zij uit elkaar zou beginnen te vallen – en zelfs bij kleine inslagen kunnen steentjes van haar oppervlak ontsnappen. Marchis en zijn team denken dat AlexHelios en CleoSelene uit dit ontsnappende materiaal kunnen zijn gevormd, wat zou betekenen dat Kleopatra ook echt haar eigen manen heeft voortgebracht.

De nieuwe beelden van Kleopatra en de inzichten die ze opleveren, zijn volledig te danken aan een van de geavanceerde adaptive optics systemen waar ESO’s VLT, die in de Chileense Atacama-woestijn staat opgesteld, gebruik van maakt. Adaptieve optiek corrigeert de beeldvervormingen, veroorzaakt door de atmosfeer van de aarde, die ervoor zorgen dat objecten wazig lijken – hetzelfde effect dat sterren vanaf de aarde gezien doet twinkelen. Dankzij deze correcties kon SPHERE Kleopatra – die nooit dichterbij komt dan 200 miljoen kilometer – in beeld brengen, ondanks dat haar schijnbare grootte aan de hemel vergelijkbaar is met die van een golfbal op ongeveer veertig kilometer afstand.

ESO’s toekomstige Extremely Large Telescope (ELT), met zijn geavanceerde adaptieve optische systemen, zal ideaal zijn om opnamen te maken van verre planetoïden zoals Kleopatra. ‘Ik kan niet wachten om de ELT op Kleopatra te richten, om te zien of er nog meer manen zijn, en hun banen te verfijnen om kleine veranderingen op te sporen,’ voegt Marchis toe.

Noten

[1] De opnieuw berekende dichtheid bedraagt 3,4 gram per kubieke centimeter, terwijl eerder werd aangenomen dat Kleopatra een gemiddelde dichtheid van ongeveer 4,5 gram per kubieke dichtheid zou hebben.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek, gebaseerd op waarnemingen van het VLT-instrument SPHERE (hoofdonderzoeker: Pierre Vernazza), zijn te vinden in twee artikelen die in Astronomy & Astrophysics verschijnen.

Het team van het artikel met de titel ‘(216) Kleopatra, a low density critically rotating M-type asteroid’ bestaat uit F. Marchis (SETI Institute, Carl Sagan Center, Mountain View, VS, en Aix Marseille University, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankrijk [LAM]), L. Jorda (LAM), P. Vernazza (LAM), M. Brož (Institute of Astronomy, factulteit wis- en natuurkunde, Karelsuniversiteit, Praag, Tsjechië [CU]), J. Hanuš (CU), M. Ferrais (LAM), F. Vachier (Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC University Paris 06 en Université de Lille, Frankrijk [IMCCE]), N. Rambaux (IMCCE), M. Marsset (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, VS [MIT]), M. Viikinkoski (Mathematics & Statistics, Universiteit Tampere, Finland [TAU]), E. Jehin (Space sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Universiteit van Luik [STAR]), S. Benseguane (LAM), E. Podlewska-Gaca (Faculteit natuurkunde, Astronomisch Instituut, Adam Mickiewicz-Universiteit, Poznań, Polen [UAM]), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Frankrijk [OCA]), A. Drouard (LAM), S. Fauvaud (Observatoire du Bois de Bardon, Taponnat, Frankrijk [OBB]), M. Birlan (IMCCE en Astronomisch Instituut van de Roemeense Academie, Boekarest, Roemenië [AIRA]), J. Berthier (IMCCE), P. Bartczak (UAM), C. Dumas (Thirty Meter Telescope, Pasadena, VS [TMT]), G. Dudziński (UAM), J. Ďurech (CU), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, VS [JPL]), F. Cipriani (European Space Agency, ESTEC – Scientific Support Office, Noordwijk [ESTEC]), F. Colas (IMCCE), R. Fetick (LAM), T. Fusco (LAM en The French Aerospace Lab BP72, Chatillon Cedex, Frankrijk [ONERA] ), J. Grice (OCA en School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, VK [OU]), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales, CNRS [CRNS] en Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Guyancourt, Frankrijk [UVSQ]), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE en Sección Física, Departamento de Ciencias, Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, Peru [PUCP]), T. Santana-Ros (Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante, Spanje [UA] en Institut de Ciéncies del Cosmos, Universitat de Barcelona, Spanje [UB]), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), en B. Yang (European Southern Observatory, Santiago, Chili [ESO]).

Het team van het artikel ‘An advanced multipole model for (216) Kleopatra triple system’ bestaat uit M. Brož (CU), F. Marchis (SETI en LAM), L. Jorda (LAM), J. Hanuš (CU), P. Vernazza (LAM), M. Ferrais (LAM), F. Vachier (IMCCE), N. Rambaux (IMCCE), M. Marsset (MIT), M. Viikinkoski (TAU), E. Jehin (STAR), S. Benseguane (LAM), E. Podlewska-Gaca (UAM), B. Carry (OCA), A. Drouard (LAM), S. Fauvaud (OBB), M. Birlan (IMCCE en AIRA), J. Berthier (IMCCE), P. Bartczak (UAM), C. Dumas (TMT), G. Dudziński (UAM), J. Ďurech (CU), J. Castillo-Rogez (JPL), F. Cipriani (ESTEC ), F. Colas (IMCCE), R. Fetick (LAM), T. Fusco (LAM en ONERA), J. Grice (OCA en OU), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (CNRS en UVSQ), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE en PUCP), T. Santana-Ros (UA en UB), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), en B. Yang (ESO).

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili, met Australië als strategische partner. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. Ook op Paranal zal ESO onderkomen bieden aan en het beheer voeren over de Cherenkov Telescope Array South, ’s werelds grootste en meest gevoelige observatorium van gammastraling. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

•           Artikel 1

•           Artikel 2

•           Foto‘s van de VLT

•           Voor journalisten: abonneer je op persberichten in je eigen taal

•           Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek

Contact

Franck Marchis
SETI Institute and Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Mountain View and Marseille, France and USA
Mob: +1-510-599-0604
E-mail: fmarchis@seti.org

Miroslav Brož
Charles University
Prague, Czechia
E-mail: mira@sirrah.troja.mff.cuni.cz

Pierre Vernazza
Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Marseille, France
Tel: +33 4 91 05 59 11
E-mail: pierre.vernazza@lam.fr

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mob: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media