Не все астероиды устроены одинаково. Некоторые, однако, настолько далеки от подобных себе, что официально перешли черту, превратившись в удивительно странных. Так обстоит дело с астероидом по имени Клеопатра (названный в честь знаменитой царицы эллинистического Египта), который обычно находится в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Он состоит из двух долей, соединенных длинной узкой частью - морфология, за которую он получил прозвище «астероид собачьей кости».
У этого необычного космического небесного тела даже есть две собственные маленькие луны - Алексгелиос (AlexHelios) и Клеоселена (CleoSelene), названные в честь детей Клеопатры и Марка Антония, Александра Гелиоса и Клеопатры Селены II.
Мы знали об этой невероятной космической странности около двух десятилетий, но теперь ученые получили самые подробные ее изображения, которые мы когда-либо видели. Это помогает нам выяснить, как образовался астероид Клеопатра, и результаты показывают, что луны родились из собственного материала астероида.
«Клеопатра - действительно уникальное тело в нашей Солнечной системе», - сказал астроном Франк Маркис (Franck Marchis) из Института SETI и Лаборатории астрофизики Марсельской обсерватории во Франции.
«Наука добивается большого прогресса благодаря изучению странных объектов. Я думаю, что Клеопатра - один из них, и понимание этой сложной системы из множества астероидов может помочь нам узнать больше о нашей Солнечной системе».
В двух исследованиях, опубликованных в Astronomy & Astrophysics, астрономы использовали новые изображения Клеопатры, чтобы получить более точный набор ограничений измерения для астероида, разработать новую 3D-модель и более точно определить орбиты AlexHelios и CleoSelene.
Работа проводилась с использованием наблюдений, полученных с помощью мощного инструмента Спектро-Поляриметрическое высоко-контрастное исследование экзопланет (англ. Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research, SPHERE), подключенного к Очень Большому Телескопу (Very Large Telescope, VLT) Европейской Южной Обсерватории (European Southern Observatory, ESO) в Чили. Когда астероид Клеопатра кувыркался в космосе, исследователи смогли получить изображения с разных углов.
Исходя из этого, они смогли определить, что длина Клеопатры составляет примерно 270 километров, одна из долей гантели у нее больше другой, и что две доли соединены относительно толстой узкой частью. Недавно описанные размеры позволили исследователям вычислить объем Клеопатры.
Астероид Клеопатра и 2 его спутника: Алексгелиос и Клеоселена. Фото: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm [ONERA/CNRS]
Вторая команда тем временем работала над ограничением орбиты AlexHelios и CleoSelene. Это важно, потому что орбиты ограничены гравитационным полем, через которое они движутся, которое, в свою очередь, коррелирует с массами в системе.
«Это должно было быть решено, потому что, если орбиты спутников были неправильными, все было неправильно, включая массу Клеопатры», - объяснил астроном Мирослав Брож (Miroslav Brož) из Карлова университета в Чехии.
Используя новые наблюдения в сочетании с математическим моделированием, команда смогла описать орбиты лун с большей, чем когда-либо, степенью точности. Это позволило произвести новый расчет массы Клеопатры: 2.97 x 1018 кг, что значительно ниже, чем в предыдущих расчетах, которые дали 4.64 x 1018 кг.
Когда у вас есть масса и объем объекта, вы можете рассчитать его плотность. Используя результаты Брожа и его команды, Маркис и его коллеги затем пересчитали плотность Клеопатры. Если предполагается, что Клеопатра богата металлами, плотность астероида оказалась очень низкой.
Это может кое-что сказать нам о том, как образовалась Клеопатра. Низкая плотность говорит о том, что астероид довольно пористый - это рыхлая «груда обломков» из кусков камней, едва свешивающихся друг с другом. Считается, что такие груды обломков образовались, когда материал выбрасывался из основного (родительского) тела во время гигантского удара, постепенно собираясь заново.
Если астероид Клеопатра пористый, то он едва удерживается в этом собранном состоянии. Астероид имеет период вращения быстрее среднего - около 5,4 часа. Этот период как раз по эту сторону стабильности; если бы он ускорился, центростремительная сила разорвала бы его на части.
Это состояние критического вращения означает, что эффективная гравитация на экваторе мала, и материал в этой области может уходить от астероида.
Если это правда, это дает нам ключ к разгадке образования AlexHelios и CleoSelene. Если материал выбрасывается из Клеопатры, он мог слиться на орбите, образуя луны, что действительно сделало их детьми астероида.
Эти две статьи были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics. Их можно найти здесь и здесь.
Источник: ScienceAlert / ESO
