9 de Septiembre de 2021
Utilizando el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO), un equipo de astrónomos ha obtenido las imágenes más nítidas y detalladas hasta la fecha del asteroide Cleopatra. Las observaciones han permitido al equipo restringir, con la mayor precisión obtenida hasta el momento, la forma en 3D y la masa de este peculiar asteroide, que se asemeja a un hueso de roer. Su investigación proporciona pistas sobre cómo se formaron este asteroide y las dos lunas que lo orbitan.
"Cleopatra es sin duda un cuerpo único en nuestro Sistema Solar", afirma Franck Marchis, astrónomo del Instituto SETI, en Mountain View (EE.UU.) y del Laboratoire d'Astrophysique de Marsella (Francia), quien dirigió un estudio sobre el asteroide -que tiene una froma inusual y cuenta con dos lunas-, publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics. "La ciencia progresa mucho gracias al estudio de elementos atípicos que están fuera de la norma. Creo que Cleopatra es uno de ellos y comprender este complejo y múltiple sistema de asteroides puede ayudarnos a aprender más sobre nuestro Sistema Solar".
Cleopatra orbita el Sol en el Cinturón de Asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter. La comunidad astronómica lo ha llamado "asteroide hueso de perro" (dog-bone en inglés) desde que las observaciones de radar, hace unos 20 años, revelaron que tiene dos lóbulos conectados por un grueso "cuello". En 2008, Marchis y sus colegas descubrieron que Cleopatra está orbitado por dos lunas, llamadas AlexHelios y CleoSelene, en honor a los hijos de la reina egipcia.
Para obtener más información sobre Cleopatra, Marchis y su equipo utilizaron instantáneas del asteroide tomadas en diferentes momentos entre 2017 y 2019 con el instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, búsqueda de exoplanetas con espectropolarímetro de alto contraste), instalado en el VLT de ESO. A medida que el asteroide giraba, pudieron verlo desde diferentes ángulos y crear los modelos 3D de su forma más precisos hasta la fecha. Restringieron la forma de hueso del asteroide y su volumen, viendo que uno de los lóbulos era más grande que el otro, y determinaron que la longitud del asteroide era de unos 270 kilómetros (aproximadamente la mitad de la longitud del Canal de la Mancha).
En un segundo estudio, también publicado en la revista Astronomy & Astrophysics y dirigido por Miroslav Brož, de la Universidad Charles, en Praga (República Checa), el equipo informó sobre cómo utilizaron las observaciones de SPHERE para determinar las órbitas correctas de las dos lunas de Cleopatra. Estudios anteriores habían estimado estas órbitas, pero las nuevas observaciones llevadas a cabo con el VLT de ESO mostraron que las lunas no estaban donde predecían los datos anteriores.
"Era necesario resolver este asunto", afirma Brož. "Porque si las órbitas de las lunas estaban equivocadas, todo estaba mal, incluida la masa de Cleopatra". Gracias a las nuevas observaciones y al sofisticado modelado, el equipo logró describir con precisión cómo influye la gravedad de Cleopatra en los movimientos de las lunas, determinando así las complejas órbitas de AlexHelios y CleoSelene. Esto les permitió calcular la masa del asteroide, descubriendo que era un 35% más baja que en las estimaciones anteriores.
Combinando las nuevas estimaciones de volumen y masa, la comunidad astronómica pudo calcular un nuevo valor para la densidad del asteroide, que, con menos de la mitad de la densidad del hierro, resultó ser más baja de lo que se pensaba anteriormente [1]. La baja densidad de Cleopatra, que se cree que tiene una composición metálica, sugiere que tiene una estructura porosa y podría ser poco más que un "montón de escombros". Esto significa que, probablemente, se formó tras la reacumulación de material que pudo tener lugar después de un gigantesco impacto.
La estructura de “montón de escombros” de Cleopatra y la forma en que gira también dan indicaciones de cómo podrían haberse formado sus dos lunas. El asteroide gira casi a una velocidad crítica, la velocidad por encima de la cual comenzaría a desmoronarse, e incluso pequeños impactos podrían levantar guijarros de su superficie. Marchis y su equipo creen que esos guijarros podrían haber formado posteriormente AlexHelios y CleoSelene, lo que significa que Cleopatra realmente ha dado a luz sus propias lunas.
Las nuevas imágenes de Cleopatra y los conocimientos que proporcionan solo han sido posibles gracias a uno de los avanzados sistemas de óptica adaptativa en uso en el VLT de ESO, que se encuentra en el desierto de Atacama, en Chile. La óptica adaptativa ayuda a corregir las distorsiones causadas por la atmósfera de la Tierra que hacen que los objetos aparezcan borrosos (el mismo efecto que hace que las estrellas, vistas desde la Tierra, titilen). Gracias a estas correcciones, SPHERE pudo obtener imágenes de Cleopatra, ubicada a 200 millones de kilómetros de distancia de la Tierra en su punto más cercano, a pesar de que su tamaño aparente en el cielo es equivalente al de una pelota de golf a unos 40 kilómetros de distancia.
El próximo Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, con sus avanzados sistemas de óptica adaptativa, será ideal para obtener imágenes de asteroides distantes como Cleopatra. "Estoy ansioso por poder apuntar el ELT hacia Cleopatra para ver si hay más lunas, refinar sus órbitas y detectar pequeños cambios", agrega Marchis.
Notas
Información adicional
Este trabajo de investigación, basado en observaciones llevadas a cabo con el instrumento SPHERE, instalado en el VLT de ESO (Investigador Principal: Pierre Vernazza), se ha presentado en dos artículos científicos publicados en la revista Astronomy & Astrophysics.
El equipo del artículo titulado “(216) Kleopatra, a low density critically rotating M-type asteroid” está formado por F. Marchis (Instituto SETI, Centro Carl Sagan, Mountain View, EE.UU., y Universidad Aix Marseille, CNRS, Laboratorio de Astrofísica de Marsella, Francia [LAM]); L. Jorda (LAM); P. Vernazza (LAM); M. Brož (Instituto de Astronomía, Facultad de Matemáticas y Física, Universidad Charles, Praga, República Checa [CU]); J. Hanuš (CU); M. Ferrais (LAM); F. Vachier (Instituto de mecánica celeste y de cálculo de efemérides, Observatorio de París, Universidad de Investigación PSL, CNRS, Universidades de la Sorbona, Universidad UPMC París 06 y Universidad de Lille, Francia [IMCCE]); N. Rambaux (IMCCE); M. Marsset (Departamento de ciencias de la Tierra, atmosféricas y planetarias, MIT, Cambridge, EE.UU. [MIT]); M. Viikinkoski (Matemáticas & Estadística, Universidad Tampere, Finlandia [TAU]); E. Jehin (Instituto de Investigación en Astrofísica y Ciencias y Tecnologías Espaciales, Universdad de Lieja, Bélgica [STAR]); S. Benseguane (LAM); E. Podlewska-Gaca (Facultad de Física, Instituto Observatorio Astronómico, Universidad Adam Mickiewicz, Poznan, Polonia [UAM]); B. Carry (Universidad Côte d’Azur, Observatorio de la Costa Azul, CNRS, Laboratorio Lagrange, Francia [OCA]); A. Drouard (LAM); S. Fauvaud (Observatorio de Bois de Bardon, Taponnat, Francia [OBB]); M. Birlan (IMCCE e Instituto Astronómico de la Academia Rumana, Bucarest, Rumanía [AIRA]); J. Berthier (IMCCE); P. Bartczak (UAM); C. Dumas (Telescopio de Treinta Metros, Pasadena, EE.UU. [TMT]); G. Dudziński (UAM); J. Ďurech (CU); J. Castillo-Rogez (Laboratorio de Propulsión a Chorro, Instituto Tecnológico de California, Pasadena, EE.UU. [JPL]); F. Cipriani (Agencia Espacial Europea, ESTEC – Oficina de Apoyo Científico, Noordwijk, Países Bajos [ESTEC]); F. Colas (IMCCE); R. Fetick (LAM); T. Fusco (LAM y Laboratorio Aeroespacial Francés BP72, Chatillon Cedex, Francia [ONERA]); J. Grice (OCA y Escuela de Ciencias Físicas, Universidad Abierta, Milton Keynes, UK [OU]); A. Kryszczynska (UAM); P. Lamy (Laboratorio de Atmósferas, Entornos y Observaciones Espaciales, CNRS [CRNS] y Universidad de Versalles, Saint-Quentin-en-Yvelines, Guyancourt, Francia [UVSQ]); A. Marciniak (UAM); T. Michalowski (UAM); P. Michel (OCA): M. Pajuelo (IMCCE y Sección Física, Departamento de Ciencias, Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, Perú [PUCP]); T. Santana-Ros (Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante, España [UA] e Instituto de Ciencias del Cosmos, Universidad de Barcelona, España [UB]); P. Tanga (OCA); A. Vigan (LAM); O. Witasse (ESTEC); y B. Yang (Observatorio Europeo Austral, Santiago, Chile [ESO]).
El equipo del artículo científico titulado “An advanced multipole model for (216) Kleopatra triple system” está formado por M. Brož (CU); F. Marchis (SETI y LAM); L. Jorda (LAM); J. Hanuš (CU); P. Vernazza (LAM); M. Ferrais (LAM); F. Vachier (IMCCE); N. Rambaux (IMCCE); M. Marsset (MIT); M. Viikinkoski (TAU); E. Jehin (STAR); S. Benseguane (LAM); E. Podlewska-Gaca (UAM); B. Carry (OCA); A. Drouard (LAM); S. Fauvaud (OBB); M. Birlan (IMCCE y AIRA); J. Berthier (IMCCE); P. Bartczak (UAM); C. Dumas (TMT); G. Dudziński (UAM); J. Ďurech (CU); J. Castillo-Rogez (JPL); F. Cipriani (ESTEC); F. Colas (IMCCE); R. Fetick (LAM); T. Fusco (LAM y ONERA); J. Grice (OCA y OU); A. Kryszczynska (UAM); P. Lamy (CNRS y UVSQ); A. Marciniak (UAM); T. Michalowski (UAM); P. Michel (OCA); M. Pajuelo (IMCCE y PUCP); T. Santana-Ros (UA y UB); P. Tanga (OCA); A. Vigan (LAM); O. Witasse (ESTEC); y B. Yang (ESO).
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico basado en tierra más productivo del mundo. Cuenta con dieciséis países miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con Chile, país anfitrión, y Australia como aliado estratégico. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de potentes instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desempeña un importante papel promoviendo y organizando la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el CTA Sur (Cherenkov Telescope Array South), el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. ESO también es socio principal de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.
Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.
El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.
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