El asteroide ‘Dog-Bone’ es más extraño de lo que imaginamos

Una imagen procesada que muestra a Cleopatra tal como apareció en 2017.

Una imagen procesada que muestra a Cleopatra tal como apareció en 2017.
fotografía: ESO / Vernazza, Marchis et al./MISTRAL Algorithm (ONERA / CNRS)

Los astrónomos han capturado las mejores imágenes hasta ahora de Cleopatra, un asteroide de 168 millas de ancho apodado “Hueso de perro” debido a su forma inusual. Las últimas observaciones proporcionan nuevos conocimientos sobre la forma del objeto y giro inestable Y cuán probable era que aparecieran sus lunas.

Ahora podemos agregar cómodamente el asteroide Cleopatra como uno de los objetos más extraños del sistema solar. Además de su inusual forma de hueso, alberga dos pequeñas lunas Y Tiene una densidad significativamente menor de un cuerpo metálico. Además, Kleopatra gira tan rápido a lo largo de su eje que está en peligro de colapso total. De hecho, esta rápida tasa de rotación puede explicar la presencia de sus dos lunas, llamadas AlexHelios y CleoSelene.

Estos son los hallazgos de dos nuevos artículos publicados hoy en el Journal of Astronomy and Astrophysics. los primer papel Es una investigación sobre las propiedades físicas de un asteroide, como la forma y la composición química, y Dirigido por Frank Marchis, astrónomo planetario del Instituto SETI y director científico de Unistellar. los segundo papel Analizó las características orbitales del cuerpo y sus lunas, y fue dirigido por Miroslav Broch, un astrónomo de la Universidad Charles en la República Checa.

El asteroide Cleopatra visto desde múltiples ángulos.

El asteroide Cleopatra visto desde múltiples ángulos.
fotografía: ESO / Vernazza, Marchis et al./MISTRAL Algorithm (ONERA / CNRS)

Marches acreditó el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral Para hacer posibles estos descubrimientos. De hecho, Cleopatra puede ser relativamente grande, 168 millas (270 km) a lo largo de su eje, pero está lejos, En el cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter, lo que lo hace muy débil. Un asteroide nunca se acerca a la Tierra desde aproximadamente 120 millones de millas (200 millones de kilómetros).

Para conocer los detalles de la forma de Cleopatra y descubrir sus lunas, Marches explicó en un correo electrónico: “Necesitamos superar la influencia nebulosa de la atmósfera terrestre”. “Esto es posible gracias a la óptica adaptativa de un telescopio tan grande como el VLT”. TPara alcanzar el nivel de calidad deseado, el equipo utilizó el instrumento de espectroscopia de polarización de alto contraste Exoplaneta (SPHERE) adjunto al VLT.

SPHERE es uno de estos-La generación de sistemas de óptica adaptativa ahora puede operar en luz visible “, dijo Marches.” En consecuencia, Proporciona imágenes en luz óptica, en este caso roja, con la resolución completa de un telescopio de 8 metros, como si el VLT estuviera en el espacio. Añadió: “Gracias a la increíble calidad de imagen, ahora podemos ver detalles sobre la forma del asteroide y ver los lóbulos y el puente que los conecta”.

Los astrónomos conocen este objeto desde hace mucho tiempo. Cleopatra fue descubierta por el astrónomo checo Johan Baleza en 1880, que es Parece volverse cada vez más extraño con cada nota posterior. Los astrónomos descubrieron las dos primeras lunas en 1980, como resultado de un eclipse fortuito. Las observaciones de radar en 2000 indicaron una forma muy inusual, lo que hizo que se le llamara “asteroide de hueso de perro”, ya que el cuerpo parece tener dos lóbulos conectados por un “cuello” relativamente estrecho. En 2011, un equipo dirigido por Marches anunció el descubrimiento de una segunda luna, que habían encontrado utilizando el telescopio óptico Keck II. Las lunas fueron reconocidas oficialmente y nombradas en honor a los hijos de Cleopatra.

Una imagen que muestra una comparación del tamaño de Cleopatra con el norte de Italia.

Una imagen que muestra una comparación del tamaño de Cleopatra con el norte de Italia.
fotografía: ESO / m. Kornmeser / Marchis et al.

A pesar de esto Notas, quedan muchas preguntas. Las órbitas de AlexHelios y CleoSelene tenían que acercarse Como tenemos algunos puntos de datos,“Y Cleopatra tenía una forma similar, ‘por lo que no podemos decir con certeza la densidad del asteroide o el origen de las lunas'”, explicó Marches.. “Ya sabíamos que este sistema de triple asteroide era único por su forma [Kleopatra]. Otras cuestiones pendientes estaban relacionadas con el tamaño, la órbita y la rotación del cuerpo, por lo que nuevos estudios amplían enormemente nuestra comprensión de este sistema terciario único.

Tenga en cuenta el equipo Cleopatra y sus lunas. En 2017 y 2019 desde diferentes ángulos, lo que resultó en una vista 3D del asteroide. El equipo tuvo una mejor idea Talla Aprendí que uno de sus lóbulos es más grande que el otro.

Además, ellos Finalmente determiné los orbitales exactos de lunas. Al final resultó que, las estimaciones anteriores eran completamente erróneas, lo que llevó a conclusiones erróneas. Los cálculos orbitales actualizados son importantes porque esto les permitió calcular la masa y el radio verdaderos del asteroide (o al menos una estimación mejorada de estos factores), dijo Miroslav Broch, astrónomo de la Universidad Charles en la República Checa y primer autor del segundo artículo. .

Vistas de los lóbulos de Cleopatra, vistas desde múltiples ángulos.

Vistas de los lóbulos de Cleopatra, vistas desde múltiples ángulos.
fotografía: Marches et al., 2021

Otro descubrimiento importante indica que el asteroide está orbitando cerca de su velocidad crítica. Más rápido, que es el riesgo de colapso. El cuerpo rota una vez cada cinco horas.

“De hecho, lo sabemos con mayor precisión, son 5.3852827 horas”, dijo Broy en un correo electrónico. “Esto puede parecer normal para un asteroide, pero Cleopatra es tan alta que la velocidad de rotación en su extremo está muy cerca de la velocidad de escape”. Brož se refiere a La velocidad requerida para que un objeto escape de los límites de su gravedad. Sospecha que si Coepatra choca con otro asteroide, podría dar lugar a un giro más rápido, provocando que se desintegre por sí solo.

Con los orbitales correctos seleccionados, el equipo ideó un número para NSbloque de leopatra 35% más bajo que las estimaciones anteriores. Cleopatra es un cuerpo metálico, pero parece tener menos de la mitad de la densidad del hierro. Esto indica que el asteroide es un ‘montículo de escombros’ poroso formado por un impacto importante. Kleopatra es un conglomerado relativamente suelto de objetos pequeños, pero debido a su alta tasa de rotación, en realidad puede estar arrojando algunos escombros al espacio. Y de hecho, esto puede explicar cómo surgieron AlexHelios y CleoSelene.

Vistas de Cleopatra, que muestran dónde se distribuyen las fuerzas gravitacionales y la aceleración centrífuga a través del asteroide.  Estas fuerzas son más severas en los lóbulos.

Vistas de Cleopatra, que muestran dónde se distribuyen las fuerzas gravitacionales y la aceleración centrífuga a través del asteroide. Estas fuerzas son más severas en los lóbulos.
fotografía: Marches et al., 2021

“Debido a la forma y la rotación del asteroide principal, calculamos que algunas regiones de Cleopatra están Inestable, lo que significa que la roca será expulsada “, explicó Marches.” No podemos probar eso todavía, pero es probable que las lunas fueran hijos de un asteroide importante, expulsado después de una colisión inclinada. Y se formó por la acumulación de esos guijarros y rocas expulsadas “.

Los astrónomos conocen otros asteroides muy alargados, como el asteroide troyano 624 Héctor y el asteroide del cinturón principal 121 Hermione. Marches dijo que probablemente no sea una monedaPor ahíDrempleom que ambos de thoLos asteroides tienen sus propias lunas.

El equipo también aprendió cosas nuevas sobre las dos lunas. AlexHelios es fútbolMás lejos de los dos, está a 407 millas (655 km) de Cleopatra, mientras que Cleocline está a 310 millas (499 km) de distancia (medido desde el centro de Cleopatra). El tamaño de las lunas es un poco más pequeño que 6 millas (10 km). Y tal vez esférico, pero los científicos en realidad no lo saben.

“Esperamos que sean observados en el futuro, durante el evento de desaparición, cuando Cleopatra y las lunas pasen frente a una estrella, para que los observadores en la Tierra puedan medir sus sombras”, dijo Broy.

Mirando hacia el futuro, al equipo le gustaría volver a medir las órbitas de las lunas, lo que planean hacer el próximo año. que ellos anticipación Para encontrar alguna anomalía en su movimiento, debido a los efectos de las mareas y perturbaciones inesperadas debido a la forma inusual de Cleopatra. Encontrar una tercera luna no está más allá de las posibilidades, dijo Marches.

De hecho, los astrónomos han estado observando este hueso de perro Un asteroide desde hace más de 140 años, y no hay razón para creer que no seguirá siendo extraño.

más: Esta es una de las cosas más extrañas jamás descubiertas en el sistema solar..

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