Látványos képek a „kutyacsont-kisbolygóról”

A tizenegy kép a forgás különböző fázisaiban mutatja a Kleopatra kisbolygót. A képek az ESO VLT távcsőegyüttesének SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) műszerével készültek különböző időpontokban 2017 és 2019 között

Az Európai Déli Obszervatórium VLT távcsőegyüttesével egy csillagászcsoport az eddigi legélesebb és legrészletesebb képeket rögzítette a Kleopatra kisbolygóról. Az észlelések alapján a kutatócsoport minden eddiginél nagyobb pontossággal tudta meghatározni a kutyacsontra hasonlító különleges aszteroida tömegét és alakját is. Eredményeik alapján arról is többet tudhatunk, hogy miként alakult ki a kisbolygó és a körülötte keringő két hold.

„A Kleopatra tényleg különleges objektuma a Naprendszernek" – kezdi Francis Marchis, a kaliforniai Mountain View-ban (Amerikai Egyesült Államok) található SETI Institute és a Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Franciaország) csillagásza, az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban a kisbolygóról – amelynek két holdja mellett szokatlan alakja is van – ma megjelent egyik tanulmányt megalapozó kutatás vezetője. „A tudomány sokat profitál a furcsa objektumok tanulmányozásából. Azt hiszem, a Kleopatra egyike ezeknek, az összetett többes kisbolygórendszer megértésével pedig többet tudhatunk meg a Naprendszerünkről is."

A Kleopatra a Mars és a Jupiter közötti kisbolygóövben kering a Nap körül. A csillagászok „kutyacsont-kisbolygónak" hívják, mivel kb. 20 évvel ezelőtt radarmérésekből kiderült, hogy két lebeny alkotja, amelyeket egy „nyak" köt össze.

2008-ban Marchis és kollégái azt is felfedezték, hogy a Kleopatra körül két hold kering, amelyek az egyiptomi királynő gyermekei után az AlexHelios és a CleoSelene neveket kapták.

A 2017 júniusában végzett megfigyeléseken alapuló, feldolgozás utáni kép a Kleopatra kisbolygó (központi fehér objektum) két holdját – AlexHelios és CleoSelene – mutatja, amelyek két fehér foltként jelennek meg a kép jobb felső és bal alsó sarkában Forrás: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Azért, hogy még többet tudjanak meg a Kleopátráról, Marchis és kutatócsoportja az ESO VLT távcsőegyüttesén működő SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) műszer által 2017 és 2019 között különböző időpontokban rögzített felvételeket kereste ki az archívumból. A kisbolygó tengely körüli forgását kihasználva más-más szögek alatt láttak rá, ez alapján pedig el tudták készíteni alakjának eddigi legpontosabb 3D-s modelljét. Az alak- és térfogat-pontosítás során kiderült, hogy az egyik lebeny nagyobb a másiknál.

Az aszteroida hosszára 270 km körüli becslést adtak, ami fele a La Manche csatorna hosszának.

Egy másik, szintén az Astronomy & Astrophysics folyóiratban közölt, a prágai Károly Egyetem (Cseh Köztársaság) munkatársa, Miroslav Brož által vezetett tanulmányban a kutatók arról számoltak be, hogyan használták fel a SPHERE megfigyeléseit arra, hogy pontosítsák a Kleopatra holdjainak pályaelemeit. A korábbi munkák már foglalkoztak ezzel, de az ESO VLT új megfigyelései azt jelezték, hogy a holdak nem ott vannak, ahol a korábbi adatok alapján lenniük kellene.

A tizenegy kép a forgás különböző fázisaiban mutatja a Kleopatra kisbolygót. A képek az ESO VLT távcsőegyüttesének SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) műszerével készültek különböző időpontokban 2017 és 2019 között Forrás: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

„Ezt a problémát orvosolni kellett" – mondja Brož. „Ha ugyanis a holdak pályaelemei rosszak, akkor minden más, például a Kleopatra tömege is az." Az új észleléseknek és a kifinomult modellezésnek köszönhetően a csoportnak sikerült pontosan leírnia a Kleopátrának a holdjai mozgását befolyásoló gravitációs hatását, és meghatároznia az AlexHelios és a CleoSelene összetett pályáit. Ez pedig lehetővé tette a kisbolygó tömegének kiszámítását is, ami a korábbi becsléseknél 35%-kal kisebbnek adódott.

A térfogatra és a tömegre vonatkozó új becslésekből a kisbolygó sűrűségére is új érték számolható, amely kisebb a vas sűrűségének felénél, és így a korábban gondolt értéknél is.

Az eddig fémes összetételűnek vélt Kleopatra kis sűrűsége azt sejteti, hogy szerkezete porózus, és inkább egy „törmelékhalomnak" tekinthető. Azaz valószínűleg úgy jött létre, hogy az anyag egy óriási ütközést követően újra összeállt.

A Kleopatra törmelékes szerkezete és forgásának módja a holdjainak lehetséges kialakulására is szolgáltathat magyarázatot. A kisbolygó a kritikushoz közeli sebességgel forog, amelynél már megkezdődne a szétdarabolódás, így még kis becsapódások is törmeléket szakíthatnak ki a felszínéből. Marchis és csoportja úgy véli, hogy ilyen törmelékdarabokból állhatott össze az AlexHelios és a CleoSelene, azaz a Kleopatra tényleg „megszülte" saját holdjait.

A kép a Kleopatra kisbolygó méretét hasonlítja össze Észak-Olaszországéval Forrás: ESO/M. Kornmesser/Marchis et al.

Az általuk szolgáltatott információval együtt a Kleopátráról rögzített új képek nem jöhettek volna létre a chilei Atacama-sivatagban működő ESO VLT távcsőegyüttes fejlett adaptív optikai rendszere nélkül. Az adaptív optika segít ellensúlyozni a Föld légköre által okozott torzulásokat, amelyek miatt az objektumok szétkenődni látszanak. Ugyanez okozza a csillagok fényének pislákolását is bolygónk felszínéről nézve. A korrekcióknak köszönhetően a SPHERE képes volt lefényképezni a Kleopátrát – amelynek Földtől mért legkisebb távolsága 200 millió kilométer –, pedig annak látszó átmérője az égbolton csak egy 40 kilométerről nézett golflabdáénak felelt meg.

Az ESO épülő ELT (Extremely Large Telescope) távcsöve fejlett adaptív optikai rendszerével ideális eszköz lesz a Kleopátrához hasonló távoli kisbolygók fényképezéséhez. „Alig várom, hogy az ELT megcélozza a Kleopátrát, és láthassuk, vannak-e további holdjai, illetve pontosítsuk a holdak pályáit a kis változások detektálása érdekében" – teszi hozzá Marchis.