使用歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡（ESO 的 VLT），一組天文學家獲得了小行星 Kleopatra 迄今為止最清晰、最詳細的影象。觀察結果使團隊能夠以比以往更高的精度限制這顆類似於狗骨的奇特小行星的 3D 形狀和質量。他們的研究提供了關於這顆小行星和圍繞它執行的兩顆衛星是如何形成的線索。

這 11 幅影象是小行星克利奧帕特拉 （Kleopatra） 的影象，在它旋轉時從不同角度觀察。這些影象是在 2017 年至 2019 年的不同時間使用 ESO 的 VLT 上的光譜極化高對比度系外行星研究 （SPHERE） 儀器拍攝的。克利奧帕特拉在火星和木星之間的小行星帶中圍繞太陽執行。天文學家稱它為“狗骨小行星”，因為大約 20 年前的雷達觀測顯示它有兩個葉瓣，由一個厚厚的“頸部”連線。

克婁巴特拉確實是我們太陽系中獨一無二的天體，”美國山景城 SETI 研究所和法國馬賽天體物理實驗室的天文學家 Franck Marchis 說，他領導了一項關於這顆小行星的研究。衛星和一個不尋常的形狀——今天發表在天文學和天體物理學上。“由於對奇怪異常值的研究，科學取得了很大進展。我認為克利奧帕特拉就是其中之一，瞭解這個複雜的多小行星系統可以幫助我們更多地瞭解我們的太陽系。”

類似的小行星

克利奧帕特拉在火星和木星之間的小行星帶中圍繞太陽執行。天文學家稱它為“狗骨小行星”，因為大約 20 年前的雷達觀測顯示它有兩個葉瓣，由一個厚厚的“頸部”連線。2008 年，馬爾基斯和他的同事發現克利奧帕特拉由兩顆衛星環繞執行，這兩個衛星以埃及王后的孩子命名為亞歷克斯赫利俄斯和克利奧塞勒涅。

為了瞭解更多關於克利奧帕特拉的資訊，馬爾基斯和他的團隊使用了在 2017 年至 2019 年期間不同時間拍攝的小行星快照，這些快照是使用歐洲南方天文臺 VLT 上的光譜極化高對比度系外行星研究 （SPHERE） 儀器拍攝的。隨著這顆小行星的旋轉，他們能夠從不同角度觀察它，並建立迄今為止最精確的 3D 形狀模型。他們限制了小行星的狗骨形狀和體積，發現其中一個瓣比另一個大，並確定小行星的長度約為 270 公里或英吉利海峽長度的一半。

狗骨頭小行星長度是英吉利海峽長度的一半

在同樣發表在《天文學與天體物理學》上並由捷克共和國布拉格查爾斯大學的 Miroslav Bro 領導的第二項研究中，該團隊報告了他們如何使用 SPHERE 觀測來找到克里奧帕特拉兩顆衛星的正確軌道。以前的研究估計了軌道，但歐洲南方天文臺的 VLT 的新觀測表明，衛星不在舊資料預測的位置。

“這必須得到解決，”布羅日說。“因為如果衛星的軌道是錯誤的，那麼一切都是錯誤的，包括克里奧帕特拉的質量。” 由於新的觀測和複雜的建模，該團隊成功地精確描述了克利奧帕特拉的引力如何影響衛星的運動，並確定了亞歷克斯赫利俄斯和克利奧塞勒涅的複雜軌道。這使他們能夠計算小行星的質量，發現它比之前的估計值低 35%。

結合對體積和質量的新估計，天文學家能夠計算出小行星密度的新值，其密度不到鐵的一半，結果比以前認為的要低。Kleopatra 的低密度被認為具有金屬成分，這表明它具有多孔結構，可能只是一堆“瓦礫”。這意味著它很可能是在物質在一次巨大撞擊後重新堆積時形成的。

克利奧帕特拉的瓦礫堆結構及其旋轉方式也表明它的兩個衛星是如何形成的。這顆小行星幾乎以臨界速度旋轉，超過這個速度它就會開始分崩離析，即使是很小的撞擊也可能將鵝卵石從其表面掀起。Marchis 和他的團隊認為，這些卵石可能隨後形成了 AlexHelios 和 CleoSelene，這意味著 Kleopatra 真正誕生了自己的衛星。

Kleopatra 的新影象及其提供的見解之所以成為可能，這要歸功於位於智利阿塔卡馬沙漠的 ESO 的 VLT 上使用的先進自適應光學系統之一。自適應光學有助於校正由地球大氣造成的失真，這些失真會導致物體看起來模糊——這與導致從地球上看到的星星閃爍的效果相同。由於這些修正，SPHERE 能夠對距離地球 2 億公里最近的克利奧帕特拉（Kleopatra）進行成像，儘管它在天空中的表觀大小相當於大約 40 公里外的高爾夫球。

ESO 即將推出的超大望遠鏡 （ELT） 及其先進的自適應光學系統，將非常適合對遙遠的小行星（如克利奧帕特拉）進行成像。“我迫不及待地將 ELT 指向 Kleopatra，看看是否有更多的衛星並改進它們的軌道以檢測微小的變化，”馬爾基斯補充道。

梵觀點：太陽系裡就已經夠神奇的了！