Asteroid Kleopatra - "kosť pre psa"

Tím astronómov využívajúci ďalekohľad VLT (Very Large Telescope) v Čile získal dosiaľ najostrejšie a najpodrobnejšie zábery asteroidu Kleopatra. Pozorovania vedcom umožnili určiť tvar a spresniť hmotnosť tohto podivného asteroidu, ktorý svojim vzhľadom pripomína veľkú kosť. Výskum priniesol nové poznatky, ktoré vysvetľujú, ako tento asteroid a jeho dva mesiace vznikli. „Kleopatra je v slnečnej sústave naozaj výnimočná,“ hovorí Franck Marchis (SETI Institute, Mountain View, USA a Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Francúzsko), vedúci výskumu tohto asteroidu, ktorý bol publikovaný v časopise Astronomy&Astrophysics. „Vďaka skúmaniu zvláštnych objektov vybočujúcich z radu, veda dosahuje veľký pokrok. Myslím, že jedným z takých telies je aj Kleopatra

. Pochopením tohto komplikovaného systému sa môžeme naučiť veľa nového o slnečnej sústave.“ Kleopatra obieha okolo Slnka v hlavnom páse asteroidov medzi Marsom a Jupiterom. Od okamihu, kedy bol na základe radarových pozorovaní približne pred 20 rokmi odhalený jej neobvyklý tvar – dvojica lalokov spojených tučným krkom, ju astronómovia označujú ako „kosť pre psa“. V roku 2008 objavil Franck Marchis a jeho kolegovia dvojicu malých telies obiehajúcich okolo Kleopatry. Mesiace boli pomenované podľa detí slávnej egyptskej kráľovnej, AlexHelios a CleoSelene.  Aby sa o asteroide Kleopatra dozvedeli ešte viac, použili Franck Marchis a jeho tím zábery získané v období medzi rokmi 2017 a 2019 pomocou prístroja SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch), ktorý pracuje na ďalekohľade VLT. Vďaka rotácii asteroidu mohli astronómovia teleso sledovať z rôznych uhlov. Boli tak schopní vytvoriť doteraz najpresnejší 3D model tvaru objektu a spresniť jeho objem.

Zistili tiež, že jeden z lalokov je o niečo väčší než druhý, a dĺžku asteroidu stanovili na 270 kilometrov. V druhej štúdii, taktiež zverejnenej v časopise Astronomy&Astrophysics, popisuje tím vedcov pod vedením Miroslava Broža (Univerzita Karlova, Praha, Česká republika), ako využili údaje získané prístrojom SPHERE na spresnenie obežných dráh oboch mesiacov Kleopatry. Predchádzajúce práce síce možné parametre dráh udávali, ale nové pozorovania získané pomocou ďalekohľadu VLT ukázali, že sa mesiace nachádzajú inde, než bolo predpovedané. „Tento rozpor bolo treba vyriešiť,“ hovorí Miroslav Brož. „Pretože pokiaľ sú chybné dráhy mesiacov, je chybné všetko, vrátane hmotnosti Kleopatry.“ Vďaka novým pozorovaniam a sofistikovaným modelom sa tímu podarilo popísať, akým spôsobom gravitácia Kleopatry ovplyvňuje pohyb mesiacov a presne určiť ich komplikované obežné dráhy. Boli tak schopní vypočítať hmotnosť asteroidu, ktorá je o 35 % nižšia, než sa pôvodne odhadovalo. Skombinovanie nanovo určeného objemu a hmotnosti umožnilo astronómom vypočítať priemernú hustotu asteroidu. Je asi polovičná než hustota železa a zároveň podstatne nižšia, než sa predtým vedci domnievali. Jej hodnota je 3,4 g/cm³, čo je takmer presne hustota nášho Mesiaca (3,344  g/cm³). Nízka hustota Kleopatry, o ktorej sa predpokladá, že je zložená z materiálu s vysokým zastúpením železa, naznačuje, že teleso by mohlo byť dosť porézne a mať štruktúru označovanú ako „kopa sutiny“ (angl. rubble pile).

Znamenalo by to, že Kleopatra pravdepodobne vznikla po veľkej zrážke opätovným spojením úlomkov. Nesúdržná štruktúra a spôsob rotácie taktiež naznačujú, ako mohli vzniknúť jej mesiace. Kleopatra sa otáča takmer kritickou rýchlosťou, teda rýchlosťou, pri ktorej by sa teleso začalo rozpadať. Jej doba rotácie okolo osi je len 5 hodín a 23 minút. Dopady malých telies tak môžu z povrchu vymršťovať balvany. Franck Marchis a jeho tím sa domnievajú, že z týchto drobných úlomkov sa postupne mohli formovať AlexHelios a CleoSelene, a Kleopatra tak svojim mesiacom naozaj „dala život“. Nové snímky asteroidu Kleopatra a informácie, ktoré prinášajú, bolo možné získať len vďaka jednému z pokročilých systémov adaptívnej optiky využívaných ďalekohľadmi tvoriacich VLT (4 ďalekohľady s priemerom  8,2 metra)  v čilskej púšti Atacama. Adaptívna optika pomáha korigovať skreslenia obrazu spôsobené zemskou atmosférou, kvôli ktorým sa pozorované objekty javia rozmazané – ide o rovnaký jav, ktorý spôsobuje známe mihotanie hviezd. Vďaka zmieneným korekciám bol prístroj SPHERE schopný detailne zobraziť asteroid Kleopatra pri jeho priblížení na vzdialenosť 200 miliónov kilometrov od Zeme.

Jeho zdanlivá veľkosť na oblohe bola pritom podobná, ako keby sme pozorovali golfovú loptičku zo vzdialenosti 40 km.  Pripravovaný ďalekohľad ELT (Extremely Large Telescope, taktiež v Čile – na Cerro Armazones, s priemerom mozaikového hlavného zrkadla 39,3 metra) s ešte pokročilejším systémom adaptívnej optiky bude na takú úlohu, ako je zobrazovanie vzdialených asteroidov, ideálny. „Už sa nemôžem dočkať, až na Kleopatru namierime ďalekohľad ELT, aby sme zistili, či tam nie sú ešte ďalšie mesiace a aby sme presnili dráhy s cieľom zaznamenať ich malé zmeny,“ dodáva Marchis.

Publikované v časopise QUARK 11/2021, RNDr. Zdeněk Komárek

Text k obrázku nad článkom:

Týchto 11 snímok zachytáva asteroid Kleopatra zobrazený vďaka rotácii z rôznych strán. Zábery boli získané medzi rokmi 2017 až 2019 pomocou prístroja SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) na ďalekohľade VLT.

Zdroj obrázkov: https://www.eso.org