Dalekohled ESO/VLT pořídil nejlepší snímky podivné planetky Kleopatra

9. září 2021

Mezinárodní tým astronomů využívající dalekohled ESO/VLT získal dosud nejostřejší a nejpodrobnější záběry planetky (216) Kleopatra. Pozorování vědcům umožnila určit tvar a zpřesnit hmotnost tohoto podivného asteroidu, který svým vzhledem připomíná velkou „kost pro psa“. Výzkum přinesl nové poznatky, které vysvětlují, jak tato planetka a její dva měsíce vznikly.

„Kleopatra je ve Sluneční soustavě opravdu výjimečná,“ říká Franck Marchis (SETI Institute, Mountain View, USA a Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Francie), vedoucí výzkumu, který byl publikován v časopise Astronomy & Astrophysics. „Díky zkoumání objektů zcela vybočujících z řady věda dosahuje velkého pokroku. Myslím, že jedním z takových těles je i Kleopatra se svými dvěma měsíci. Pochopením tohoto komplikovaného systému se můžeme dozvědět něco nového o Sluneční soustavě.“

Kleopatra obíhá kolem Slunce v hlavním pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem. Od okamžiku, kdy byl na základě radarových pozorování (zhruba před 20 lety) odhalen její neobvyklý tvar, ji astronomové označují jako „kost pro psa“. V roce 2008 objevil Franck Marchis a jeho kolegové dvojici malých těles obíhajících kolem Kleopatry. Měsíce byly pojmenovány po dětech slavné egyptské královny, AlexHelios a CleoSelene.

Aby se o asteroidu Kleopatra dozvěděli více, použili Franck Marchis a jeho tým záběry planetky pořízené v období mezi lety 2017 a 2019 pomocí přístroje SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch), který pracuje na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope). Díky rotaci planetky a různé geometrii mohli astronomové těleso sledovat z různých směrů. Byli tak schopni vytvořit dosud nejpřesnější třírozměrný model tvaru a upřesnit objem těles. Zjistili také, že jeden z laloků je o něco větší než druhý, a největší rozměr planetky stanovili na 270 kilometrů (což odpovídá vzdálenosti z Prahy do Ostravy).

Ve druhé studii, rovněž zveřejněné v časopise Astronomy & Astrophysics, popisuje tým vědců pod vedením Miroslava Brože (Univerzita Karlova, Praha, Česká republika), jak data získaná přístrojem SPHERE vedla ke zpřesnění oběžných drah obou měsíců. Předchozí práce sice možné parametry drah udávaly, ale nová pozorování získaná pomocí dalekohledu VLT ukázala, že se měsíce nacházejí jinde, než na předpovězených polohách.

„Tento rozpor bylo třeba vyřešit,“ říká Miroslav Brož. „Protože pokud jsou špatně dráhy měsíců, je špatně vše, včetně hmotnosti Kleopatry.“ Díky novým pozorováním a sofistikovaným modelům se týmu podařilo popsat, jakým způsobem gravitace Kleopatry ovlivňuje pohyb měsíců a přesně určit jejich komplikované oběžné dráhy. Byli tak schopni spočítat hmotnost planetky, která je o 35 % nižší, než se původně odhadovalo.

Zkombinování nově určeného objemu a hmotnosti umožnilo astronomům spočítat průměrnou hustotu planetky; je asi poloviční než hustota železa[1]. Nízká hustota Kleopatry, u které se soudí, že je složena z materiálu s vysokým zastoupením železa, naznačuje, že těleso by mohlo být značně porézní a mít strukturu označovanou jako „hromada suti“ (angl. rubble pile). Znamenalo by to, že Kleopatra pravděpodobně vznikla po velké srážce opětovným seskupením úlomků.

Nesoudržná struktura a způsob rotace planetky rovněž naznačují, jak mohly vzniknout její měsíce. Kleopatra se otáčí téměř kritickou rychlostí, tedy rychlostí, při které by se těleso začalo rozpadat. Dopady malých těles tak mohou z povrchu vymršťovat balvany. Franck Marchis a jeho tým se domnívají, že z těchto drobných úlomků se postupně mohly formovat AlexHelios a CleoSelene, které tedy jsou skutečnými „potomky“ Kleopatry.

Nové snímky planetky Kleopatra a informace, které přinášejí, bylo možné získat pouze díky jednomu z pokročilých systémů adaptivní optiky využívaných dalekohledy ESO/VLT v chilské poušti Atacama. Adaptivní optika pomáhá korigovat zkreslení způsobené zemskou atmosférou, kvůli kterému se pozorované objekty jeví rozmazané – jedná se o stejný jev, který způsobuje mihotání hvězd. Díky zmiňovaným korekcím byl přístroj SPHERE schopen detailně zobrazit planetku Kleopatra při jejím přiblížení na 200 milionů kilometrů od Země; její úhlová velikost na obloze dosahovala asi 0,3 úlhové vteřiny (jako bychom pozorovali golfový míček ve vzdálenosti 40 km).

Připravovaný dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope) s ještě pokročilejším systémem adaptivní optiky bude pro takový úkol, jako je zobrazování vzdálených planetek, ideální. „Už se nemůžu dočkat, až na Kleopatru namíříme dalekohled ELT, abychom zjistili, jestli tam nejsou ještě další měsíce a zpřesnili dráhy s cílem zaznamenat jejich vývoj,“ dodává Marchis.


Poznámky

[1] Nově vypočtená průměrná hustota je 3,4 g/cm3.

[2] Podle tiskového prohlášení ESO eso2113. Na výzkumu se podíleli pracovníci Astronomického ústavu MFF UK (M. Brož, J. Hanuš, J. Ďurech).


Více informací

Výzkumy využívající pozorování získaná přístrojem SPHERE a dalekohledem ESO/VLT byly publikovány v časopise Astronomy & Astrophysics, konkrétně v článcích Marchis, Jorda, Vernazza, Brož, Hanuš, Ferrais, Vachier et al. (2021) (216) Kleopatra, a low density critically rotating M-type asteroid a dále Brož, Marchis, Jorda, Hanuš, Vernazza, Ferrais, Vachier et al. (2021) An advanced multipole model for (216) Kleopatra triple system.


Dráhy měsíců AlexHelios a CleoSelene (vnější a vnitřní) okolo planetky Kleopatra v období 2020-2025. Jejich orientace vzhledem pozorovateli se mění kvůli obíhání planetky i pozorovatele (Země) kolem Slunce. Nové předpovědi poloh zohledňují též předchozí pozorování dalekohledem VLT s přístrojem SPHERE. Po největším přiblížení v září 2022 budou nastávat zákryty a přechody měsíců (od října do listopadu 2022).


AUUK, ESO, úvodní snímek G. Hüdepohl/ESO

 

Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta
Ke Karlovu 3, 121 16 Praha 2
IČ: 00216208, DIČ: CZ00216208