Lehdistötiedote

ESO on ottanut toistaiseksi parhaimmat kuvat oudosta “koiranluu”-asteroidista

9. syyskuuta 2021

Tähtitieteilijät ovat ottaneet terävimmät ja yksityiskohtaisimmat kuvat asteroidi Kleopatrasta Euroopan eteläisen observatorion 'Very Large Telescope'-kaukoputken (ESO:n VLT) avulla. Tutkijat ovat havaintojen avulla pystyneet määrittämään tämän erikoisen koiranluuta muistuttavan asteroidin 3D-muodon ja massan tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin. Tutkimus auttaa tämän asteroidin ja sitä kiertävien kahden kuun muodostumisen selvittämisessä.

”Kleopatra on aurinkokunnassamme todella ainutlaatuinen kappale”, Franck Marchis sanoi. Hän on tähtitieteilijä ja työskentelee SETI-instituutissa Mountain View'ssa Yhdysvalloissa ja Laboratoire d'Astrophysique de Marseillessa Ranskassa. Hän johti tänään 'Astronomy & Astrophysics'-lehdessä julkaistua tutkimusta asteroidista, jolla on kuita ja hyvin epätavallinen muoto. ”Tiede edistyy merkittävästi epätavallisia kohteita koskevan tutkimuksen ansiosta. Luulen, että Kleopatra on yksi näistä kohtesta. Tämän monimutkaisen, usean asteroidin järjestelmän ymmärtäminen voi auttaa meitä tietämään enemmän omasta aurinkokunnastamme.”

Kleopatra kiertää Aurinkoa asteroidivyöhykkeellä Marsin ja Jupiterin välissä. Tähtitieteilijät ovat kutsuneet sitä ”koiranluuasteroidiksi” siitä lähtien, kun tutkahavainnot noin 20 vuotta sitten paljastivat, että sillä on kaksi isompaa uloketta, joita paksu ”kaula” yhdistää. Vuonna 2008 Marchis kollegoineen huomasi, että Kleopatraa kiertää kaksi kuuta, nimeltään AlexHelios ja CleoSelene, jotka on nimetty Egyptin kuningattaren lasten mukaan.

Saadakseen lisää tietoja Kleopatrasta Marchis tutkimusryhmineen käytti ESO:n VLT:ssä olevaa Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research eli SPHERE-instrumenttia vuosina 2017—2019 asteroidin havainnoissa. Asteroidin pyöriessä he pystyivät havaitsemaan sitä eri kulmista ja luomaan toistaiseksi tarkimman 3D-mallin sen muodosta. Havaintojen avulla asteroidin koiranluun muoto ja tilavuus pystyttiin määrittämään paremmin, ja tutkimusryhmä huomasi toisen ulokkeen olevan toista suurempi. Asteroidin pituudeksi määritettiin noin 270 kilometriä eli noin puolet Englannin kanaalin pituudesta.

Toisessa tutkimuksessa, joka myös julkaistiin 'Astronomy & Astrophysics'-lehdessä ja jota johti Miroslav Brož Charlesin yliopistosta Prahasta (Tšekki), tutkimusryhmä kertoi, kuinka he käyttivät SPHERE:n havaintoja löytääkseen oikeat kiertoradat Kleopatran kahdelle kuulle. Aiemmissa tutkimuksissa kiertoradat oli laskettu, mutta uudet ESO:n VLT:n havainnot osoittivat, etteivät kuut olleet siellä, missä vanhemmat tiedot ennustivat niiden olevan.

”Tämä oli ratkaistava”, Brož sanoi. "Jos kuiden kiertoradat olivat väärät, niin kaikki oli pielessä, ja myös Kleopatran massa oli väärä”. Uusien havaintojen ja tarkan mallinnuksen ansiosta tutkimusryhmä onnistui määrittämään tarkasti, miten Kleopatran painovoima vaikuttaa kuiden liikkeisiin ja laskemaan Alexhelioksen ja CleoSelenen monimutkaiset kiertoradat. Siten he pystyivät laskemaan asteroidin massan, ja totesivat sen olevan 35% pienempi kuin aiemmissa arvioissa.

Yhdistämällä tilavuuden ja massan uudet arvot tähtitieteilijät pystyivät laskemaan uuden arvon myös asteroidin tiheydelle. Se on alle puolet raudan tiheydestä ja se osoittautui aiemmin luultua pienemmäksi [1]. Kleopatran koostumuksen uskotaan olevan metallinen, ja mitattu uusi alhainen tiheys viittaa siihen, että sillä on huokoinen rakenne, ja se voisi olla ennemminkin ”kivikasa”. Tämä tarkoittaa, että se todennäköisesti muodostui materiaalin uudelleen kertyessä jättimäisen törmäyksen jälkeen.

Kleopatran kivikasaa muistuttava rakenne ja sen pyörimistapa antavat myös viitteitä siitä, miten sen kaksi kuuta olisivat voineet muodostua. Asteroidi pyörii lähes kriittisellä nopeudella, jota suuremmalla nopeudella se alkaisi hajota ja pienetkin törmäykset pystyisivät nostamaan kiviä sen pinnalta. Marchis ja hänen tutkimusryhmänsä uskovat, että nuo kivet olisivat myöhemmin voineet muodostaa Alexhelioksen ja CleoSelenen. Tämän mukaan Kleopatra olisi todella synnyttänyt omat kuunsa.

Uudet kuvat Kleopatrasta ja niiden mahdollistamat uudet tulokset ovat mahdollisia ainoastaan uuden edistyksellisen adaptiivisen optiikan järjestelmän ansiosta, joka on käytössä ESO:n VLT-kaukoputkessa Atacaman autiomaassa Chilessä. Adaptiivinen optiikka auttaa korjaamaan Maan ilmakehän aiheuttamia vääristymiä, jotka saavat kohteet näkymään epätarkkoina. Tekijä on sama, mikä saa Maasta katsottuna tähdet tuikkimaan. Näiden korjausten ansiosta SPHERE pystyi kuvaamaan lähimmillään 200 miljoonan kilometrin päässä olevaa Kleopatraa, vaikka sen näennäinen koko taivaalla vastaa noin 40 kilometrin päässä sijaitsevaa golfpalloa.

ESO:n tuleva Erittäin suuri kaukoputki (ELT) ja sen modernit adaptiivisen optiikan järjestelmät ovat ihanteellisia kaukaisten asteroidien, kuten Kleopatran, kuvaamiseen. ”En malta odottaa, että pääsen kääntämään ELT:n Kleopatraa kohti, nähdäkseni onko kuita vielä enemmän ja laskemaan niiden kiertoradat vielä tarkemmin havaitakseni niiden pienet muutokset”, Marchis lisäsi.

Lisähuomiot

[1] Uusi arvio tiheydelle on 3,4 grammaa kuutiosenttimetrissä, kun aiemmin Kleopatran keskimääräisen tiheyden arvioitiin olevan noin 4,5 grammaa kuutiosenttimetrissä.

Lisätietoa

Tämän tiedotteen tutkimus perustuu ESO:n VLT-kaukoputkessa olevan SPHERE-instrumentin (Päätutkija: Pierre Vernazza) havaintoihin, ja se on esitelty kahdessa artikkelissa, jotka julkaistaan 'Astronomy & Astrophysics'-lehdessä.

Artikkelin “(216) Kleopatra, a low density critically rotating M-type asteroid” taustalla olevassa tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: F. Marchis (SETI Institute, Carl Sagan Center, Mountain View, USA ja Aix Marseille University, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Ranska [LAM]), L. Jorda (LAM), P. Vernazza (LAM), M. Brož (Institute of Astronomy, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University, Prague, Tšekki [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 and Université de Lille, Ranska [IMCCE]), N. Rambaux (IMCCE), M. Marsset (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, USA [MIT]), M. Viikinkoski (Mathematics & Statistics, Tampere University, Suomi [TAU]), E. Jehin (Space sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Belgia [STAR]), S. Benseguane (LAM), E. Podlewska-Gaca (Faculty of Physics, Astronomical Observatory Institute, Adam Mickiewicz University, Poznan, Puola [UAM]), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Ranska [OCA]), A. Drouard (LAM), S. Fauvaud (Observatoire du Bois de Bardon, Taponnat, France [OBB]), M. Birlan (IMCCE and Astronomical Institute of Romanian Academy, Bucharest, Romania [AIRA]), J. Berthier (IMCCE), P. Bartczak (UAM), C. Dumas (Thirty Meter Telescope, Pasadena, USA [TMT]), G. Dudziński (UAM), J. Ďurech (CU), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena,USA [JPL]), F. Cipriani (European Space Agency, ESTEC - Scientific Support Office, Noordwijk, Alankomaat [ESTEC]​​), F. Colas (IMCCE), R. Fetick (LAM), T. Fusco (LAM and The French Aerospace Lab BP72, Chatillon Cedex, Ranska [ONERA]​​), J. Grice (OCA and School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, UK [OU]), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales, CNRS [CRNS] and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Guyancourt, Ranska [UVSQ]), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE ja Sección Física, Departamento de Ciencias, Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, Perú [PUCP]), T. Santana-Ros (Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante, Espanja [UA] ja Institut de Ciéncies del Cosmos, Universitat de Barcelona, Espanja [UB]), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), ja B. Yang (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO]).

Artikkelin “An advanced multipole model for (216) Kleopatra triple system” taustalla olevassa tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: M. Brož (CU), F. Marchis (SETI ja 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 and 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 and ONERA), J. Grice (OCA and OU), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (CNRS and UVSQ), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE and PUCP), T. Santana-Ros (UA and UB), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), and B. Yang (ESO).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Irlanti, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. Paranalilla ESO tulee myös hallinnoimaan ja operoimaan eteläistä Tšerenkov-teleskooppien verkostoa (Cherenkov Telescope Array South), joka on maailman suurin ja herkin gammasäteilyä havainnoiva observatorio. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Artikkeli 1
• Artikkeli 2
• VLT:n kuvia
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tukija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

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

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

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

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media