Komunikat prasowy

ESO uzyskało najlepsze zdjęcia nietypowej planetoidy o kształcie psiej kości

9 września 2021

Przy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego, zespół astronomów uzyskał najostrzejsze i najbardziej szczegółowe jak dotąd zdjęcia planetoidy Kleopatra. Obserwacje pozwoliły naukowcom bardziej precyzyjnie określić trójwymiarowy kształt i masę tej nietypowej planetoidy (asteroidy), która przypomina psią kość. Wyniki dostarczają wskazówek na temat tego w jaki sposób uformowała się ta asteroida i jej dwa księżyce.

„Kleopatra to prawdziwie unikatowe ciało w naszym Układzie Słonecznym,” mówi Franck Marchis, astronom z SETI Institute w Mountain View (USA) i Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Francja), który kierował badaniami asteroidy — która posiada księżyce i ma nietypowy kształt — opublikowanymi dzisiaj w Astronomy & Astrophysics. „Nauka dokonuje znacznego postępu dzięki badaniom wartości odstających od normy. Sądzę że Kleopatra jest jednym z takich przypadków i zrozumienie tego skomplikowanego, wielokrotnego systemu asteroidalnego może nam pomóc w dowiedzeniu się czegoś więcej o Układzie Słonecznym”.

Kleopatra krąży wokół Słońca w pasie planetoid pomiędzy Marsem i Jowiszem. Astronomowie przezwali ją “planetoidą psiej kości” od momentu obserwacji radarowych wykonanych około 20 lat temu, które pokazały, że ma dwa płaty połączone cienką „szyją”, W 2008 roku Marchis i jego współpracownicy odkryli, że Kleopatra jest okrążana przez dwa księżyce, które nazwano AlexHelios and CleoSelene, od imion dzieci egipskiej królowej.

Aby lepiej poznać Kleopatrę, Marchis ze swoim zespołem wykorzystał zdjęcia planetoidy wykonane w różnych momentach od 2017 do 2019 roku przy pomocy instrumentu Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) na teleskopie VLT. Ponieważ planetoida obraca się, można było patrzeć na nią pod różnymi kątami i utworzyć najbardziej dokładny jak dotąd trójwymiarowy model jej kształtu. Otrzymano ograniczenia dla kształtu i objętości asteroidy, odkrywając, że jeden z płatów jest większy od drugiego oraz określając długość asteroidy na około 270 kilometrów (mniej więcej połowa długości kanału La Manche).

W drugich badaniach, również opublikowanych w Astronomy & Astrophysics, którymi kierował Miroslav Brož z Charles University w Pradze (Czechy), zespół przedstawił w jaki sposób użyto SPHERE do obserwacji, aby określić orbity dwóch księżyców Kleopatry. Poprzednie badania szacowały orbity, ale nowe obserwacje z VLT pokazały, że księżyce nie znajdowały się tam, gdzie wcześniej przewidywano.

„Trzeba było rozwiązać ten problem” mówi Brož. „Ponieważ jeśli orbity księżyców były błędne, to wszystko było niepoprawne, w tym masa Kleopatry”. Dzięki nowym obserwacjom i złożonemu modelowaniu, grupie udało się precyzyjnie opisać w jaki sposób grawitacja Kleopatry wpływa na ruch księżyców i ustalić skomplikowane orbity dla satelitów AlexHelios i CleoSelene. Pozwoliło to na obliczenie masy planetoidy i okazało się, że jest o 35% mniejsza niż wskazywały poprzednie szacunki.

Łącząc nowe oszacowania dla objętości i masy, astronomowie byli w stanie obliczyć nową wartość gęstości planetoidy, która wynosi mniej niż połowa gęstości żelaza i okazała się mniejsza niż uważano wcześniej [1]. Mała gęstość Kleopatry, o której sądzi się, że ma skład metaliczny, sugeruje że struktura jest porowata i może być niewiele więcej niż „stertą gruzu”. Oznacza to, że przypuszczalnie powstała gdy ponownie akumulował się materiał z wielkiego uderzenia.

Gruzowa struktura Kleopatry i sposób, w jaki rotuje, dają także wskazówki na temat sposobu, w jaki mogły uformować się dwa księżyce. Planetoida obraca się prawie z prędkością krytyczną, czyli taką przy której zaczęłaby się rozpadać i nawet niewielkie uderzenia mogły wybić kamienie z jej powierzchni. Marchis i jego zespół uważają, że te kamienie mogły następnie uformować księżyce AlexHelios i CleoSelene, co oznacza, że naprawdę Kleopatra „urodziła” swoje satelity.

Nowe zdjęcia Kleopatry i wskazówki, których dostarczają, były możliwe jedynie dzięki jednym już najbardziej zaawansowanych systemów optyki adaptacyjnej używanych na teleskopie VLT, pracującym na pustyni Atakama w Chile. Optyka adaptacyjna pomaga korygować zaburzenia powodowane przez ziemską atmosferę, które powodują rozmycie obiektu – ten sam efekt powoduje, że gwiazdy widziane z Ziemi migoczą. Dzięki tym korekcjom instrument SPHERE był w stanie uzyskać obraz Kleopatry — znajdującej się 200 milionów kilometrów od nas w pozycji najbliżej Ziemi — nawet jeśli jej widomy obraz na niebie odpowiada wielkości piłki golfowej leżącej 40 kilometrów od nas.

Nadchodzący Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), budowany przez ESO, z zaawansowanymi systemami optyki adaptacyjnej, będzie idealnym instrumentem do fotografowania odległych planetoid, takich jak Kleopatra. „Nie mogę się doczekać chwili, gdy skierujemy ELT na Kleopatrę, aby zobaczyć czy posiada więcej księżyców i doprecyzować ich orbity, aby wykryć niewielkie zmiany” dodaje Marchis.

Uwagi

[1] Nowo obliczona gęstość to 3,4 grama na centymetr sześcienny, natomiast poprzednio sądzono, iż Kleopatra ma średnią gęstość około 4,5 grama na centymetr sześcienny.

Więcej informacji

Wyniki badań, oparte na obserwacjach przy pomocy SPHERE na teleskopie VLT (kierownik zespołu badawczego: Pierre Vernazza), zostały przedstawione w dwóch artykułach, które ukażą się w Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego dla pracy pt. “(216) Kleopatra, a low density critically rotating M-type asteroid”: F. Marchis (SETI Institute, Carl Sagan Center, Mountain View, USA oraz Aix Marseille University, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Francja [LAM]), L. Jorda (LAM), P. Vernazza (LAM), M. Brož (Institute of Astronomy, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University, Praga, Czechy [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 oraz Université de Lille, Francja [IMCCE]), N. Rambaux (IMCCE), M. Marsset (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, USA [MIT]), M. Viikinkoski (Mathematics & Statistics, Tampere University, Finlandia [TAU]), E. Jehin (Space sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Belgia [STAR]), S. Benseguane (LAM), E. Podlewska-Gaca (Wydział Fizyki, Instytut Obserwatorium Astronomiczne, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań, Polska [UAM]), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Francja [OCA]), A. Drouard (LAM), S. Fauvaud (Observatoire du Bois de Bardon, Taponnat, Francja [OBB]), M. Birlan (IMCCE oraz Astronomical Institute of Romanian Academy, Bucharest, Rumunia [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, Holandia [ESTEC]​​), F. Colas (IMCCE), R. Fetick (LAM), T. Fusco (LAM and The French Aerospace Lab BP72, Chatillon Cedex, Francja [ONERA]​​), J. Grice (OCA and School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, Wielka Brytania [OU]), A. Kryszczyńska (UAM), P. Lamy (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales, CNRS [CRNS] oraz Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Guyancourt, Francja [UVSQ]), A. Marciniak (UAM), T. Michałowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE and 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, Hiszpania [UA] oraz Institut de Ciéncies del Cosmos, Universitat de Barcelona, Hiszpania [UB]), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC) oraz B. Yang (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO]).

Skład zespołu badawczego dla pracy pt. “An advanced multipole model for (216) Kleopatra triple system”: M. Brož (CU), F. Marchis (SETI oraz 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 oraz ONERA), J. Grice (OCA oraz OU), A. Kryszczyńska (UAM), P. Lamy (CNRS oraz UVSQ), A. Marciniak (UAM), T. Michałowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE oraz PUCP), T. Santana-Ros (UA orazd UB), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC) oraz B. Yang (ESO).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia (IA/FCUL) strategicznym partnerem. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja 1
• Publikacja 2
• Zdjęcia VLT
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj aby otrzymywać w swoim języku nasze komunikaty z embargo medialnym
• Dla naukowców: masz ciekawy temat? Zgłoś swoje badania

Kontakt

Franck Marchis
SETI Institute and Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Mountain View and Marseille, France and USA
Tel. kom.: +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
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych