Asteroide ‘osso de cachorro’ e suas luas são mostrados em detalhes

As observações mais precisas já feitas sobre o asteroide Cleópatra são importantes para se compreender melhor o Sistema Solar

O asteroide Cleópatra visto sob diferentes ângulos. Crédito: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), uma equipe de astrônomos obteve as imagens mais nítidas e detalhadas do asteroide Cleópatra. As observações permitiram à equipe determinar a forma tridimensional e a massa desse asteroide peculiar, que se parece com um osso de cachorro, com uma precisão inédita. Esse trabalho de pesquisa nos dá pistas sobre como é que esse 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 Laboratório de Astrofísica de Marselha (França), que liderou o recente estudo sobre o asteroide – que possui duas luas e uma forma incomum – publicado na revista Astronomy & Astrophysics. “O estudo de objetos estranhos e aberrantes faz avançar bastante a ciência, e penso que Cleópatra é precisamente um desses objetos. Por isso, entender esse sistema múltiplo e complexo de asteroides pode nos ajudar a compreender melhor o Sistema Solar.”

Modelos 3D mais precisos

Cleópatra orbita o Sol no Cinturão de Asteroides, entre Marte e Júpiter. Os astrônomos o chamam de “asteroide de osso de cachorro” desde que observações por radar, obtidas há cerca de 20 anos, revelaram que esse 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 girando 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. Esses modelos limitaram a forma de “osso de cachorro” do asteroide e o seu volume, permitindo descobrir que um dos lóbulos é maior que o outro e determinando que o comprimento do asteroide é cerca de 270 km, ou seja, cerca de metade do comprimento do Canal da Mancha.

Comparação entre o tamanho do asteroide Cleópatra e o norte de Itália. O asteroide mede 270 km de uma ponta à outra. Crédito: ESO/M. Kornmesser/Marchis et al.
Órbitas determinadas

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 do Sphere para determinar com precisão as órbitas das duas luas de Cleópatra. Estudos anteriores já tinham estimado essas órbitas, mas as novas observações do VLT do ESO mostraram que as luas não estavam onde os dados antigos haviam previsto.

“Era importante resolver esse 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 a gravidade de Cleópatra influencia os movimentos das suas luas e determinar as órbitas complexas de AlexHelios e CleoSelene. Isso, por sua vez, lhe permitiu calcular a massa do asteroide. A equipe descobriu, assim, que esta é 35% menor do que o estimado anteriormente.

Combinando esses 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. A baixa densidade de Cleópatra, que se pensa ter uma composição metálica, sugere que esse asteroide tem uma estrutura porosa e poderá ser pouco mais que um “monte de entulho”. Isso significa, muito provavelmente, que ele se formou quando o material tornou a se acumular após um enorme impacto.

Imagem que mostra o asteroide e suas duas luas, AlexHelios e CleoSelene, que aparecem como dois pequenos pontos brancos nos cantos superior direito e inferior esquerda da imagem, respectivamente. Crédito: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)
Luas nascidas do asteroide

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). Por esse motivo, 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. Isso 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 fazem com que os objetos pareçam desfocados – o mesmo efeito que faz com que as estrelas “cintilem” quando observadas a partir da Terra. Graças a essas 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 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.

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