Der Asteroid ‘Dog-Bone’ ist seltsamer, als wir es uns vorgestellt haben

Ein bearbeitetes Bild, das Kleopatra so zeigt, wie es 2017 erschien.

Ein bearbeitetes Bild, das Kleopatra so zeigt, wie es 2017 erschien.
Bild: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL-Algorithmus (ONERA/CNRS)

Astronomen haben die bisher besten Bilder von Kleopatra aufgenommen, einem 280 Meilen breiten Asteroiden, der wegen seiner ungewöhnlichen Form “Knochen eines Hundes” genannt wird. Neueste Beobachtungen geben neue Einblicke in die Form des Objekts und instabiler Spin Und wie wahrscheinlich seine Monde erschienen.

Wir können den Asteroiden Kleopatra jetzt bequem als eines der seltsamsten Objekte im Sonnensystem hinzufügen. Neben seiner ungewöhnlichen knochenähnlichen Form beherbergt es zwei kleine Monde Und Es hat eine deutlich geringere Dichte eines metallischen Körpers. Darüber hinaus rotiert Kleopatra so schnell um seine Achse, dass es vom Totalkollaps bedroht ist. Tatsächlich kann diese schnelle Rotationsrate die Anwesenheit seiner beiden Monde erklären, die AlexHelios und CleoSelene genannt werden.

Dies sind die Ergebnisse zweier neuer Artikel, die heute im Journal of Astronomy and Astrophysics veröffentlicht wurden. Die erstes Papier Es ist eine Untersuchung der physikalischen Eigenschaften eines Asteroiden, wie Form und chemische Zusammensetzung, und Geleitet von Frank Marchis, einem planetarischen Astronomen am SETI Institute und Chief Scientific Officer von Unistellar. Die zweites Papier Er analysierte die Bahneigenschaften des Körpers und seiner Monde und wurde von Miroslav Broch, einem Astronomen der Karlsuniversität in der Tschechischen Republik, geleitet.

Asteroid Cleopatra aus mehreren Blickwinkeln.

Asteroid Cleopatra aus mehreren Blickwinkeln.
Bild: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL-Algorithmus (ONERA/CNRS)

Marches würdigt das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte Um diese Entdeckungen zu ermöglichen. Kleopatra mag zwar relativ groß sein – 270 km entlang ihrer Achse – aber sie ist weit, Im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, was ihn sehr lichtschwach macht. Ein Asteroid kommt der Erde aus einer Entfernung von etwa 200 Millionen Kilometern nie nahe.

Um die Details von Kleopatras Form herauszufinden und ihre Monde zu entdecken, erklärte Marches in einer E-Mail: “Wir müssen den verschwommenen Einfluss der Erdatmosphäre überwinden.” “Dies ist dank adaptiver Optik an einem Teleskop der Größe des VLT möglich.” TUm das gewünschte Qualitätsniveau zu erreichen, verwendete das Team das am VLT angebrachte Exoplanet High Contrast Polarization Spectroscopy (SPHERE).

SPHERE ist einer von diesen-Die Generation adaptiver Optiksysteme kann jetzt auch im sichtbaren Licht betrieben werden“, sagte Marches. Es liefert Bilder in optischem Licht – in diesem Fall rot – mit der vollen Auflösung eines 8-Meter-Teleskops, als wäre das VLT im All. Er fügte hinzu: “Dank der erstaunlichen Bildqualität können wir jetzt Details über die Form des Asteroiden sehen und die Keulen und die Brücke sehen, die sie verbindet.”

Astronomen kennen dieses Objekt schon lange. Kleopatra wurde 1880 vom tschechischen Astronomen Johan Baleza entdeckt Es scheint mit jeder weiteren Note immer seltsamer zu werden. Astronomen entdeckten 1980 die ersten beiden Monde als Ergebnis einer zufälligen Sonnenfinsternis. Radarbeobachtungen im Jahr 2000 zeigten eine sehr ungewöhnliche Form an, was dazu führte, dass er als “Hundeknochen-Asteroid” bezeichnet wurde, da der Körper zwei Lappen zu haben scheint, die durch einen relativ schmalen “Hals” verbunden sind. Im Jahr 2011 gab ein Team unter der Leitung von Marches die Entdeckung eines zweiten Mondes bekannt, den sie mit dem optischen Teleskop Keck II gefunden hatten. Die Monde wurden offiziell anerkannt und nach Kleopatras Kindern benannt.

Ein Bild, das einen Vergleich der Größe von Kleopatra mit Norditalien zeigt.

Ein Bild, das einen Vergleich der Größe von Kleopatra mit Norditalien zeigt.
Bild: ESO/m. Kornmeiser/Marchis et al.

Trotz dieses Anmerkungen, viele Fragen bleiben. Die Umlaufbahnen von AlexHelios und CleoSelene mussten näher gebracht werden Da wir einige Datenpunkte haben,“Und Kleopatra hatte eine ähnliche Form: ‘Also können wir die Dichte des Asteroiden oder den Ursprung der Monde nicht mit Sicherheit sagen'”, erklärte Marches.. „Wir wussten bereits, dass dieses dreifache Asteroidensystem aufgrund seiner Form einzigartig ist“ [Kleopatra]. Weitere offene Fragen betrafen Körpergröße, Umlaufbahn und Rotation, so dass neue Studien unser Verständnis dieses einzigartigen Tertiärsystems stark erweitern.

Beachten Sie das Team Cleopatra und seine Monde In den Jahren 2017 und 2019 aus verschiedenen Blickwinkeln, was zu einer 3D-Ansicht des Asteroiden führte. Das Team hat eine bessere Idee Größe Ich habe gelernt, dass einer seiner Lappen größer ist als der andere.

Außerdem sind sie Ich habe endlich die genauen Orbitale von bestimmt Monde. Wie sich herausstellte, waren frühere Schätzungen völlig falsch, was zu falschen Schlussfolgerungen führte. Die aktualisierten Bahnberechnungen sind wichtig, weil sie dadurch die wahre Masse und den Radius des Asteroiden berechnen konnten (oder zumindest eine verbesserte Schätzung dieser Faktoren), sagte Miroslav Broch, Astronom der Karls-Universität in der Tschechischen Republik und Erstautor des zweiten Artikels .

Ansichten von Kleopatras Lappen aus verschiedenen Blickwinkeln.

Ansichten von Kleopatras Lappen aus verschiedenen Blickwinkeln.
Bild: Marches et al., 2021

Eine weitere wichtige Entdeckung zeigt, dass der Asteroid nahe seiner kritischen Geschwindigkeit umkreist. Je schneller, das ist die Gefahr des Zusammenbruchs. Der Körper dreht sich alle fünf Stunden einmal.

“Tatsächlich wissen wir genauer, dass es 5.3852827 Stunden sind”, sagte Broy in einer E-Mail. “Das mag für einen Asteroiden normal erscheinen, aber Kleopatra ist so groß, dass die Rotationsgeschwindigkeit an seinem Ende der Fluchtgeschwindigkeit sehr nahe kommt.” Brož bezieht sich auf Die Geschwindigkeit, die ein Objekt benötigt, um die Grenzen seiner Schwerkraft zu verlassen. Er vermutet, dass eine Kollision von Coepatra mit einem anderen Asteroiden zu einem schnelleren Spin führen könnte, der dazu führen könnte, dass er von selbst zerfällt.

Nachdem die richtigen Orbitale ausgewählt waren, hat das Team eine Zahl für NSLeopardenblock 35 % niedriger als frühere Schätzungen. Kleopatra ist ein metallischer Körper, aber er scheint weniger als die Hälfte der Dichte von Eisen zu haben. Dies deutet darauf hin, dass der Asteroid ein poröser „Trümmerhaufen“ ist, der durch einen großen Einschlag entstanden ist. Kleopatra ist ein relativ lockeres Konglomerat kleiner Objekte, aber aufgrund seiner hohen Rotationsgeschwindigkeit kann es tatsächlich einige Trümmer in den Weltraum spucken. Und tatsächlich könnte dies erklären, wie AlexHelios und CleoSelene entstanden sind.

Ansichten von Kleopatra, die zeigen, wo sich die Gravitationskräfte und die Zentrifugalbeschleunigung über den Asteroiden verteilen.  Diese Kräfte sind in den Lappen am stärksten.

Ansichten von Kleopatra, die zeigen, wo sich die Gravitationskräfte und die Zentrifugalbeschleunigung über den Asteroiden verteilen. Diese Kräfte sind in den Lappen am stärksten.
Bild: Marches et al., 2021

„Aufgrund der Form und Rotation des Hauptasteroiden haben wir berechnet, dass einige Kleopatra-Regionen Es ist instabil, was bedeutet, dass das Gestein dort herausgeschleudert wird”, erklärte Marches. “Wir können das noch nicht beweisen, aber es ist wahrscheinlich, dass die Monde tatsächlich Kinder eines großen Asteroiden waren, der nach einer geneigten Kollision ausgeworfen wurde. Und es wurde durch die Anhäufung dieser Kieselsteine ​​und ausgeworfenen Gesteinsbrocken gebildet.“

Astronomen kennen andere hochgestreckte Asteroiden, wie den Trojanischen Asteroiden 624 Hector und den Hauptgürtel-Asteroiden 121 Hermine. Marches sagte, es sei wahrscheinlich keine Münzeda drübenDRAnstellungm dass beidesAsteroiden haben ihre eigenen Monde.

Auch über die beiden Monde erfuhr das Team Neues. AlexHelios ist FußballVon den beiden ist es 407 Meilen (655 km) von Kleopatra entfernt, während Kleocline 310 Meilen (499 km) entfernt ist (gemessen von Kleopatras Zentrum). Die Größe der Monde ist etwas kleiner als 10 km Und vielleicht kugelförmig, aber Wissenschaftler wissen es nicht wirklich.

“Wir hoffen, dass sie in Zukunft während des Verschwindens beobachtet werden, wenn Kleopatra und die Monde vor einem Stern vorbeiziehen, damit Beobachter auf der Erde ihre Schatten messen können”, sagte Broy.

Mit Blick in die Zukunft möchte das Team die Umlaufbahnen der Monde neu vermessen, was im nächsten Jahr geplant ist. daß sie Vorwegnahme Um eine Abnormalität in ihrer Bewegung zu finden, die auf die Auswirkungen der Gezeiten und unerwartete Störungen aufgrund von Kleopatras ungewöhnlicher Form zurückzuführen ist. Einen dritten Mond zu finden, liegt nicht außerhalb des Bereichs des Möglichen, sagte Marches.

Tatsächlich haben Astronomen das beobachtet Hundeknochen Ein Asteroid seit mehr als 140 Jahren, und es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass es nicht weiter seltsam werden wird.

mehr: Dies ist eines der seltsamsten Dinge, die jemals im Sonnensystem entdeckt wurden.

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