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ESO captura as melhores imagens de sempre do asteroide peculiar “osso de cão”

9 de Setembro de 2021

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, uma equipa de astrónomos obteve as imagens mais nítidas e detalhadas de sempre do asteroide Cleópatra. As observações permitiram que a equipa determinasse a forma tridimensional e a massa deste asteroide peculiar, que se parece com o osso de um cão, com o maior grau de precisão conseguido até à data. Este trabalho de investigação dá-nos 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, astrónomo 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 invulgar — 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 perceber este sistema múltiplo e complexo de asteroides pode ajudar-nos a compreender melhor o nosso Sistema Solar.”

Cleópatra orbita o Sol na Cintura de Asteroides, entre Marte e Júpiter. Os astrónomos têm-lhe chamado “asteroide osso de cão” desde que observações por radar, obtidas há cerca de 20 anos atrás, 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 equipa usaram fotografias do asteroide tiradas entre 2017 e 2019 em diversas alturas, 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 mais precisos modelos tridimensionais da sua forma obtidos até à data. Estes modelos limitaram a forma de “osso de cão” do asteroide e o seu volume, descobrindo-se que um dos lóbulos é maior que o outro e determinando-se que o comprimento do asteroide é cerca de 270 km, ou seja, cerca da distância entre Lisboa e Faro.

Num segundo estudo, também publicado na Astronomy & Astrophysics e liderado por Miroslav Brož da Universidade Charles em Praga, República Checa, a equipa detalha como utilizou observações SPHERE para determinar com precisão as órbitas das duas luas de Cleópatra. Estudos anteriores tinham já 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 equipa 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% mais baixa do que o estimado anteriormente.

Combinando estes novos valores de massa e volume, os astrónomos 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 terá 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 roda dá-nos também indicações de como é que as suas duas luas se poderão ter formado. O asteroide roda quase a uma velocidade crítica (que corresponde à velocidade acima da qual se começaria a desfazer) e por isso até pequenos impactos podem arrancar pedras à sua superfície. Marchis e a sua equipa acreditam que estas pedras poderão subsequentemente 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 foram apenas 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 quilómetros 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 afinar 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.

Informações adicionais

Este trabalho de investigação, baseado em observações do instrumento SPHERE montado no VLT do ESO (Investigador Principal: Pierre Vernazza), foi publicado em dois artigos científicos na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

A equipa 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 equipa 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 investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. 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 Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para 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 é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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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 contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.