ESO difunde las mejores imágenes del asteroide Cleopatra y sus dos lunas

Cleopatra es uno de los numerosos objetos que orbitan alrededor del Sol en el cinturón de asteroides, localizado entre Marte y Júpiter. La comunidad astronómica lo ha llamado “asteroide hueso de perro” (dog-bone en inglés) desde que las observaciones de radar, hace unos 20 años, revelaron que tiene dos lóbulos conectados por un grueso ‘cuello’.

En 2008, Franck Marchis, astrónomo del Instituto SETI (EE UU) y del Laboratoire d’Astrophysique de Marsella (Francia), junto a otros colegas descubrieron que Cleopatra está orbitado por dos lunas, llamadas AlexHelios y CleoSelene como algunos de los hijos de la reina egipcia.

Para obtener más información sobre este asteroide, el equipo utilizó instantáneas tomadas en diferentes momentos entre 2017 y 2019 con el instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, búsqueda de exoplanetas con espectropolarímetro de alto contraste), instalado en el Very Large Telescope que tiene el Observatorio Europeo Austral (ESO) en el desierto chileno de Atacama. Ahora publican los resultados en la revista Astronomy & Astrophysics.

A medida que el asteroide giraba, pudieron verlo desde diferentes ángulos y crear los modelos 3D de su forma más precisos hasta la fecha. Restringieron la forma de hueso del asteroide y su volumen, viendo que uno de los lóbulos era más grande que el otro, y determinaron que la longitud del asteroide era de unos 270 kilómetros (aproximadamente la distancia entre Madrid y Zaragoza).

“Cleopatra es sin duda un cuerpo único en nuestro sistema solar”, afirma Marchis, y aclara: “La ciencia progresa mucho gracias al estudio de elementos atípicos que están fuera de la norma, y creo que este es uno de ellos. Comprender este complejo y múltiple sistema de asteroides puede ayudarnos a saber más sobre nuestro sistema solar”.

Once imágenes del asteroide Cleopatra visto desde diferentes ángulos a medida que gira. Los astrónomos lo han llamado un «asteroide hueso de perro» (dog-bone en inglés) por su forma. / ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

El investigador participa en un segundo estudio, también publicado en la revista Astronomy & Astrophysics pero dirigido por el astrónomo Miroslav Brož de la Universidad Charles en Praga (República Checa), donde se utilizaron las observaciones de SPHERE para determinar las órbitas correctas de las dos lunas de Cleopatra.

Resolución de una discrepancia

Estudios anteriores habían estimado estas órbitas, pero las nuevas observaciones llevadas a cabo mostraron que las lunas no estaban donde predecían los datos anteriores. “Era necesario resolver este asunto”, afirma Brož, “porque si las órbitas de las lunas estaban equivocadas, todo estaba mal, incluida la masa de Cleopatra”.

Pero gracias a las nuevas observaciones y al sofisticado modelado, los autores lograron describir con precisión cómo influye la gravedad de Cleopatra en los movimientos de las lunas, determinando así las complejas órbitas de AlexHelios y CleoSelene. Esto les permitió calcular la masa del asteroide, descubriendo que era un 35 % más baja que en las estimaciones anteriores.

Combinando las nuevas estimaciones de volumen y masa, la comunidad astronómica pudo calcular un nuevo valor para la densidad del asteroide, que, con menos de la mitad de la densidad del hierro, resultó ser también más baja de lo que se pensaba anteriormente. La densidad recién calculada es de 3,4 g/cm³, mientras que antes se creía que era unos 4,5 g/cm³.

La baja densidad de Cleopatra, que se cree que tiene una composición metálica, sugiere que tiene una estructura porosa y podría ser poco más que un “montón de escombros”. Esto significa que, probablemente, se formó tras la reacumulación de material que pudo tener lugar después de un gigantesco impacto.

La estructura de “montón de escombros” de Cleopatra y la forma en que gira también dan indicaciones de cómo podrían haberse formado sus dos lunas. El asteroide gira casi a una velocidad crítica, la velocidad por encima de la cual comenzaría a desmoronarse, e incluso pequeños impactos podrían levantar guijarros de su superficie.

Marchis y su equipo creen que esos guijarros podrían haber formado posteriormente AlexHelios y CleoSelene, lo que significa que Cleopatra realmente ha dado a luz sus propias lunas.

Corrección de distorsiones atmosféricas

Las nuevas imágenes de Cleopatra y los conocimientos que proporcionan han sido posibles gracias a un sistema de óptica adaptativa del Very Large Telescope. Esa óptica adaptativa ayuda a corregir las distorsiones causadas por la atmósfera de la Tierra que hacen que los objetos aparezcan borrosos (el mismo efecto que hace que las estrellas, vistas desde la Tierra, titilen).

Gracias a estas correcciones, SPHERE pudo obtener imágenes de Cleopatra, ubicada a 200 millones de kilómetros de distancia de la Tierra en su punto más cercano, a pesar de que su tamaño aparente en el cielo es equivalente al de una pelota de golf a unos 40 kilómetros de distancia.

El próximo Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, con sus avanzados sistemas de óptica adaptativa, será ideal para obtener mejores imágenes de asteroides distantes. “Estoy ansioso por poder apuntarlo hacia Cleopatra para ver si hay más lunas, refinar sus órbitas y detectar pequeños cambios”, comenta Marchis.