Usando o Very Large Telescope do European Southern Observatory (ESO's VLT), uma equipe de astrônomos obteve as imagens mais nítidas e detalhadas do asteróide Kleopatra. As observações permitiram à equipe restringir a forma 3D e a massa deste asteróide peculiar, que se assemelha a um osso de cachorro, com uma precisão maior do que nunca. Sua pesquisa fornece pistas sobre como este asteróide e as duas luas que orbitam ele se formaram.

"Kleopatra é verdadeiramente um corpo único em nosso Sistema Solar, "diz Franck Marchis, astrônomo do Instituto SETI em Mountain View, EUA e no Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, França, que liderou um estudo sobre o asteróide - que tem luas e uma forma incomum - publicado hoje em Astronomia e Astrofísica . “A ciência avança muito graças ao estudo de outliers estranhos. Acho que Kleopatra é um deles e, entendendo esse complexo, vários sistemas de asteróides podem nos ajudar a aprender mais sobre nosso Sistema Solar. "

Kleopatra orbita o Sol no Cinturão de Asteróides entre Marte e Júpiter. Os astrônomos o chamam de "asteróide de osso de cachorro" desde que observações de radar, cerca de 20 anos atrás, revelaram que ele tem dois lobos conectados por um "pescoço" grosso. Em 2008, Marchis e seus colegas descobriram que Kleopatra é orbitado por duas luas, chamado AlexHelios e CleoSelene, depois dos filhos da rainha egípcia.

Para saber mais sobre o Kleopatra, Marchis e sua equipe usaram instantâneos do asteróide tirados em momentos diferentes entre 2017 e 2019 com o instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) no VLT do ESO. Como o asteróide estava girando, eles foram capazes de visualizá-lo de diferentes ângulos e criar os modelos 3D mais precisos de sua forma até o momento. Eles restringiram a forma de osso de cachorro do asteróide e seu volume, achando que um dos lóbulos é maior do que o outro, e determinou o comprimento do asteróide em cerca de 270 quilômetros ou cerca de metade do comprimento do Canal da Mancha.

Em um segundo estudo, também publicado em Astronomia e Astrofísica e liderado por Miroslav Brož da Charles University em Praga, República Checa, a equipe relatou como eles usaram as observações SPHERE para encontrar as órbitas corretas das duas luas do Kleopatra. Estudos anteriores haviam estimado as órbitas, mas as novas observações com o VLT do ESO mostraram que as luas não estavam onde os dados mais antigos previam que estivessem.

"Isso tinha que ser resolvido, "diz Brož." Porque se as órbitas das luas estivessem erradas, tudo estava errado, incluindo a massa de Kleopatra. "Graças às novas observações e modelagem sofisticada, a equipe conseguiu descrever com precisão como a gravidade de Kleopatra influencia os movimentos das luas e determinar as órbitas complexas de AlexHelios e CleoSelene. Isso permitiu que eles calculassem a massa do asteróide, descobrindo que é 35% menor do que as estimativas anteriores.

Combinando as novas estimativas de volume e massa, astrônomos foram capazes de calcular um novo valor para a densidade do asteróide, que, com menos da metade da densidade do ferro, acabou sendo mais baixo do que se pensava anteriormente. A baixa densidade do Kleopatra, que se acredita ter uma composição metálica, sugere que tem uma estrutura porosa e poderia ser pouco mais do que uma "pilha de entulho". Isso significa que provavelmente se formou quando o material foi novamente acumulado após um impacto gigante.

A estrutura de estilhaços de Kleopatra e a maneira como ela gira também dão indicações de como suas duas luas poderiam ter se formado. O asteróide gira quase a uma velocidade crítica, a velocidade acima da qual começaria a desmoronar, e mesmo pequenos impactos podem levantar seixos de sua superfície. Marchis e sua equipe acreditam que essas pedras poderiam posteriormente ter formado AlexHelios e CleoSelene, o que significa que o Kleopatra realmente gerou suas próprias luas.

As novas imagens do Kleopatra e as percepções que elas fornecem só são possíveis graças a um dos sistemas óticos adaptativos avançados em uso no VLT do ESO, que está localizado no Deserto do Atacama, no Chile. A óptica adaptativa ajuda a corrigir as distorções causadas pela atmosfera da Terra, que fazem com que os objetos pareçam borrados - o mesmo efeito que faz com que as estrelas vistas da Terra cintilem. Graças a essas correções, SPHERE foi capaz de imaginar Kleopatra - localizado a 200 milhões de quilômetros de distância da Terra no seu ponto mais próximo - embora seu tamanho aparente no céu seja equivalente ao de uma bola de golfe a cerca de 40 quilômetros de distância.

O próximo Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, com seus sistemas óticos adaptativos avançados, será ideal para imagens de asteróides distantes como o Kleopatra. "Mal posso esperar para apontar o ELT para Kleopatra, para ver se há mais luas e refinar suas órbitas para detectar pequenas mudanças, "acrescenta Marchis.