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O ESO captura as melhores imagens do asteróide peculiar "osso de cachorro"

9 de Setembro de 2021

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, uma equipe de astrônomos obteve as imagens mais nítidas e detalhadas do asteroide Cleópatra. As observações permitiram que a equipe determinasse a forma tridimensional e a massa deste asteroide peculiar, que se parece com um osso de cachorro, com uma precisão maior do que nunca. Este trabalho de pesquisa nos dá pistas sobre como é que este asteroide e as duas luas que o orbitam se formaram.

Cleópatra é realmente um corpo único do nosso Sistema Solar”, diz Franck Marchis, astrônomo do Instituto SETI em Mountain View, EUA, e do Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, França, que liderou este estudo sobre o asteroide — que possui duas luas e uma forma incomum — publicado hoje na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics. “O estudo de objetos estranhos e aberrantes faz avançar bastante a ciência e eu penso que Cleópatra é precisamente um destes objetos, por isso entender este sistema múltiplo e complexo de asteroides pode nos ajudar a compreender melhor o nosso Sistema Solar.

Cleópatra orbita o Sol no Cinturão de Asteroides, entre Marte e Júpiter. Os astrônomos o chamam de “asteróide de osso de cachorro” desde que observações por radar, obtidas há cerca de 20 anos, revelaram que este objeto possui dois lóbulos ligados por um “pescoço” grosso. Em 2008, Marchis e colegas descobriram que Cleópatra tem em sua órbita duas luas, chamadas AlexHelios e CleoSelene, em homenagem aos filhos da rainha egípcia.

Para saberem mais sobre Cleópatra, Marchis e a sua equipe usaram fotografias do asteroide tiradas entre 2017 e 2019 em momentos diferentes, com o instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO. À medida que o asteroide ia rodando sobre si mesmo, foi possível observá-lo a partir de diversos ângulos e criar os modelos 3D mais precisos de sua forma até o momento. Estes modelos limitaram a forma de “osso de cachorro” do asteroide e o seu volume, descobrindo que um dos lóbulos é maior que o outro e determinando que o comprimento do asteroide é cerca de 270 km, ou seja, ou cerca de metade do comprimento do Canal da Mancha.

Em um segundo estudo, também publicado na Astronomy & Astrophysics e liderado por Miroslav Brož da Universidade Charles em Praga, República Tcheca, a equipe detalha como utilizou observações SPHERE para determinar com precisão as órbitas das duas luas de Cleópatra. Estudos anteriores já tinham estimado estas órbitas, mas as novas observações do VLT do ESO mostraram que as luas não estavam onde os dados antigos tinham previsto.

Era importante resolver este problema”, explica Brož. “Porque se as órbitas das luas estiverem erradas, tudo estará errado, incluindo a massa de Cleópatra". Graças às novas observações e a modelos sofisticados, a equipe conseguiu descrever de forma precisa como é que a gravidade de Cleópatra influencia os movimentos das suas luas e determinar as órbitas complexas de AlexHelios e CleoSelene, o que, por sua vez, lhe permitiu calcular a massa do asteroide, descobrindo assim que esta é 35% menor do que o estimado anteriormente.

Combinando estes novos valores de massa e volume, os astrônomos puderam calcular um novo valor para a densidade do asteroide, a qual, sendo menor que metade da densidade do ferro, revelou ser menor do que o que se pensava anteriormente [1]. A baixa densidade de Cleópatra, que se pensa ter uma composição metálica, sugere que este asteroide tem uma estrutura porosa e poderá ser pouco mais que um “monte de entulho”, o que significa, muito provavelmente, que se formou quando material se tornou a acumular após um enorme impacto. 

A estrutura de monte de entulho de Cleópatra e a maneira como ele gira também dão indicações de como suas duas luas poderiam ter se formado. O asteroide gira quase a uma velocidade crítica (que corresponde à velocidade acima da qual começaria a se desfazer) e por isso até pequenos impactos podem arrancar pedras da sua superfície. Marchis e a sua equipe acreditam que essas pedras poderiam posteriormente ter formado AlexHelios e CleoSelene, o que significaria que Cleópatra é literalmente responsável pelo nascimento das suas luas.

As novas imagens de Cleópatra e os resultados que daí se obtêm apenas foram possíveis graças a um dos sistemas de óptica adaptativa avançada em uso no VLT do ESO, situado no deserto chileno do Atacama. A óptica adaptativa ajuda a corrigir as distorções causadas pela atmosfera terrestre que faz com que os objetos pareçam desfocados — o mesmo efeito que faz com que as estrelas “cintilem” quando observadas a partir da Terra. Graças a estas correções, o SPHERE foi capaz de obter imagens de Cleópatra — localizado a 200 milhões de quilômetros de distância da Terra quando está na sua posição mais próxima de nós — apesar do seu tamanho aparente do céu ser equivalente ao de uma bola de golfe situada a 40 km de distância.

O futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, com os seus sistemas de óptica adaptativa avançados, será ideal para obter imagens de asteroides distantes tais como Cleópatra. ”Mal posso esperar para apontar o ELT a Cleópatra, para vermos se tem mais luas e refinar as suas órbitas de modo a detectar pequenas variações”, acrescenta Marchis.

Notas

[1] A nova densidade calculada é de 3,4 gramas por centímetro cúbico, enquanto anteriormente se pensava que a sua densidade média fosse de 4,5 gramas por centímetro cúbico.

Mais Informações

Esta pesquisa, baseado em observações do instrumento SPHERE montado no VLT do ESO (Pesquisador Principal: Pierre Vernazza), foi publicado em dois artigos científicos na revista Astronomy & Astrophysics.

A equipe do artigo intitulado “(216) Kleopatra, a low density critically rotating M-type asteroid” é composta por: F. Marchis (SETI Institute, Carl Sagan Center, Mountain View, EUA e Aix Marseille University, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, França [LAM]), L. Jorda (LAM), P. Vernazza (LAM), M. Brož (Instituto de Astronomia, Faculdade de Matemática  e Física, Universidade Charles, Praga, República Checa [CU]), J. Hanuš (CU), M. Ferrais (LAM), F. Vachier (Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC University Paris 06 e Université de Lille, França [IMCCE]), N. Rambaux (IMCCE), M. Marsset (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, EUA [MIT]), M. Viikinkoski (Matemática & Estatística, Universidade Tampere, Finlândia [TAU]), E. Jehin (Instituto de Investigação de Ciências do Espaço, Tecnologias e Astrofísica, Université de Liège, Bélgica [STAR]), S. Benseguane (LAM), E. Podlewska-Gaca (Faculdade de Física, Instituto do Observatório Astronómico, Universidade Adam Mickiewicz, Poznan, Polónia [UAM]), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, França [OCA]), A. Drouard (LAM), S. Fauvaud (Observatoire du Bois de Bardon, Taponnat, França [OBB]), M. Birlan (IMCCE e Instituto Astronómico da Academia Romena, Bucareste, Roménia [AIRA]), J. Berthier (IMCCE), P. Bartczak (UAM), C. Dumas (Thirty Meter Telescope, Pasadena, EUA [TMT]), G. Dudziński (UAM), J. Ďurech (CU), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, EUA [JPL]), F. Cipriani (Agência Espacial Europeia, ESTEC - Gabinete de Apoio Científico, Noordwijk, Países Baixos [ESTEC] ), F. Colas (IMCCE), R. Fetick (LAM), T. Fusco (LAM e Laboratório Aeroespacial francês BP72, Chatillon Cedex, França [ONERA] ), J. Grice (OCA e School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, Reino Unido [OU]), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales, CNRS [CRNS] e Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Guyancourt, França [UVSQ]), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE e 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, Espanha [UA] e Institut de Ciéncies del Cosmos, Universitat de Barcelona, Espanha [UB]), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), e B. Yang (Observatório Europeu do Sul, Santiago, Chile [ESO]).

A equipe do artigo intitulado “An advanced multipole model for (216) Kleopatra triple system” é composta por: M. Brož (CU), F. Marchis (SETI e 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 e 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 e ONERA), J. Grice (OCA e OU), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (CNRS e UVSQ), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), M. Pajuelo (IMCCE e PUCP), T. Santana-Ros (UA e UB), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), e B. Yang (ESO).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a pesquisa em astronomia e é de longe o observatório astronômico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polônia, Portugal, Reino Unido, República Tcheca, Suécia e Suíça, além do país anfitrião, o Chile, e a Austrália, como parceiro estratégico. O ESO se destaca por realizar um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronômicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também desempenha um papel de liderança na promoção e organização da cooperação em pesquisa astronômica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferômetro do Very Large Telescope, o observatório astronômico óptico mais avançado do mundo, além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO também é um parceiro importante em duas instalações situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronômico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está construindo o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Franck Marchis
SETI Institute and Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Mountain View and Marseille, France and USA
Cel.: +1-510-599-0604
e-mail: fmarchis@seti.org

Miroslav Brož
Charles University
Prague, Czech Republic
e-mail: mira@sirrah.troja.mff.cuni.cz

Pierre Vernazza
Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Marseille, France
Tel.: +33 4 91 05 59 11
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2113, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Eugênio Reis Neto, do Observatório Nacional/MCTIC. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Eugênio Reis Neto.

Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso2113pt-br
Nome:(216) Kleopatra
Tipo:Solar System : Interplanetary Body : Asteroid
Facility:Very Large Telescope
Instruments:SPHERE
Science data:2021A&A...653A..57M
2021A&A...653A..56B

Imagens

O asteroide Cleópatra visto de diferentes ângulos
O asteroide Cleópatra visto de diferentes ângulos
O asteroide Cleópatra visto de diferentes ângulos (com anotações)
O asteroide Cleópatra visto de diferentes ângulos (com anotações)
Comparação do tamanho do asteroide Cleópatra com o norte de Itália
Comparação do tamanho do asteroide Cleópatra com o norte de Itália
Comparação do tamanho do asteroide Cleópatra com o Chile
Comparação do tamanho do asteroide Cleópatra com o Chile
Imagem SPHERE processada mostrando as luas de Cleópatra
Imagem SPHERE processada mostrando as luas de Cleópatra

Vídeos

Localização de Cleópatra no Sistema Solar
Localização de Cleópatra no Sistema Solar