Queste undici immagini sono dell'asteroide Cleopatra, visto da diverse angolazioni mentre ruota. Le immagini sono state scattate in momenti diversi tra il 2017 e il 2019 con lo strumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) sul VLT dell'ESO. Cleopatra orbita attorno al Sole nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove. Gli astronomi lo hanno definito un "asteroide a forma di osso di cane" da quando le osservazioni radar di circa 20 anni fa hanno rivelato che ha due lobi collegati da uno spesso "collo". Credito:ESO/Vernazza, Algoritmo Marchis et al./MISTRAL (ONERA/CNRS)
Utilizzando il Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale (VLT dell'ESO), un team di astronomi ha ottenuto le immagini più nitide e dettagliate finora dell'asteroide Kleopatra. Le osservazioni hanno permesso al team di vincolare la forma 3D e la massa di questo particolare asteroide, che assomiglia a un osso di cane, con una precisione mai vista prima. La loro ricerca fornisce indizi su come si è formato questo asteroide e le due lune che lo orbitano.
"Kleopatra è davvero un corpo unico nel nostro Sistema Solare, "dice Franck Marchis, un astronomo presso il SETI Institute di Mountain View, Stati Uniti e al Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Francia, che ha condotto uno studio sull'asteroide, che ha lune e una forma insolita, pubblicato oggi in Astronomia e astrofisica . "La scienza fa molti progressi grazie allo studio di strani valori anomali. Penso che Kleopatra sia uno di quelli e comprendendo questo complesso, più sistemi di asteroidi possono aiutarci a saperne di più sul nostro Sistema Solare".
Cleopatra orbita attorno al Sole nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove. Gli astronomi lo hanno definito un "asteroide a forma di osso di cane" da quando le osservazioni radar di circa 20 anni fa hanno rivelato che ha due lobi collegati da uno spesso "collo". Nel 2008, Marchis e i suoi colleghi hanno scoperto che Kleopatra è orbitata da due lune, di nome AlexHelios e CleoSelene, dopo i figli della regina egiziana.
Per saperne di più su Cleopatra, Marchis e il suo team hanno utilizzato istantanee dell'asteroide scattate in momenti diversi tra il 2017 e il 2019 con lo strumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) sul VLT dell'ESO. Mentre l'asteroide ruotava, sono stati in grado di vederlo da diverse angolazioni e di creare i modelli 3D più accurati della sua forma fino ad oggi. Hanno vincolato la forma a osso di cane dell'asteroide e il suo volume, trovando uno dei lobi più grande dell'altro, e determinò che la lunghezza dell'asteroide era di circa 270 chilometri o circa la metà della lunghezza del Canale della Manica.
In un secondo studio, pubblicato anche su Astronomia e astrofisica e guidato da Miroslav Brož dell'Università Carlo di Praga, Repubblica Ceca, il team ha riferito come hanno usato le osservazioni di SPHERE per trovare le orbite corrette delle due lune di Kleopatra. Studi precedenti avevano stimato le orbite, ma le nuove osservazioni con il VLT dell'ESO hanno mostrato che le lune non erano dove i dati precedenti prevedevano che fossero.
"Questo doveva essere risolto, " dice Brož. "Perché se le orbite delle lune fossero sbagliate, tutto era sbagliato, compresa la massa di Cleopatra." Grazie alle nuove osservazioni e alla sofisticata modellazione, il team è riuscito a descrivere con precisione come la gravità di Cleopatra influenza i movimenti delle lune e a determinare le complesse orbite di AlexHelios e CleoSelene. Questo ha permesso loro di calcolare la massa dell'asteroide, trovandolo inferiore del 35% rispetto alle stime precedenti.
Combinando le nuove stime per volume e massa, gli astronomi sono stati in grado di calcolare un nuovo valore per la densità dell'asteroide, quale, a meno della metà della densità del ferro, si è rivelato più basso di quanto si pensasse. La bassa densità di Cleopatra, che si crede abbia una composizione metallica, suggerisce che ha una struttura porosa e potrebbe essere poco più di un "mucchio di macerie". Ciò significa che probabilmente si è formato quando il materiale si è riaccumulato a seguito di un impatto gigantesco.
La struttura a cumulo di macerie di Cleopatra e il modo in cui ruota danno anche indicazioni su come potrebbero essersi formate le sue due lune. L'asteroide ruota quasi a una velocità critica, la velocità al di sopra della quale comincerebbe a sfaldarsi, e anche piccoli impatti possono sollevare sassi dalla sua superficie. Marchis e il suo team credono che quei sassi potrebbero aver successivamente formato AlexHelios e CleoSelene, il che significa che Kleopatra ha davvero dato vita alle proprie lune.
Le nuove immagini di Kleopatra e gli approfondimenti che forniscono sono possibili solo grazie a uno degli avanzati sistemi di ottica adattiva in uso sul VLT dell'ESO, che si trova nel deserto di Atacama in Cile. L'ottica adattiva aiuta a correggere le distorsioni causate dall'atmosfera terrestre che fanno apparire sfocati gli oggetti, lo stesso effetto che fa brillare le stelle viste dalla Terra. Grazie a tali correzioni, SPHERE è stato in grado di visualizzare Kleopatra, situata a 200 milioni di chilometri dalla Terra nel punto più vicino, anche se la sua dimensione apparente nel cielo è equivalente a quella di una pallina da golf a circa 40 chilometri di distanza.
Il prossimo Extremely Large Telescope (ELT) dell'ESO, con i suoi avanzati sistemi di ottica adattiva, sarà l'ideale per l'imaging di asteroidi distanti come Kleopatra. "Non vedo l'ora di puntare l'ELT su Kleopatra, per vedere se ci sono più lune e affinare le loro orbite per rilevare piccoli cambiamenti, "aggiunge Marchis.
