奇异的“骨头”小行星比我们想象的还要奇怪

天文学家捕捉到迄今为止关于Kleopatra的最佳图像,这是一颗168英里长的小行星,由于其不同寻常的形状而被称为“狗骨头”。最新的观测为该天体的形状、其不稳定的旋转以及其卫星可能是如何形成提供了新的见解。

我们现在可以轻松地把Kleopatra小行星列入太阳系中最奇怪的天体之一。除了它不寻常的骨状形状,它还拥有两个小卫星,对于金属物体来说,它的密度非常低。更重要的是,Kleopatra沿着它的轴旋转得如此之快,以至于它有完全崩溃的危险。事实上,这种快速的自转速度可能解释了它的两颗卫星的存在,分别是亚历克谢里俄斯和克利奥瑟琳。

这是今天发表在《天文学与天体物理学》杂志上的两篇新论文的发现。第一篇论文是由SETI研究所行星天文学家、Unistellar首席科学官Franck Marchis领导的,研究了这颗小行星的物理性质,如形状和化学成分。第二篇论文分析了该天体的轨道特征及其两个卫星,由捷克查尔斯大学的天文学家米罗斯拉夫Brož领导。

马奇斯将这些发现归功于欧洲南方天文台的超大望远镜。事实上,Kleopatra可能相对较大——沿其轴线168英里(270公里)——但它距离遥远,位于火星和木星之间的主要小行星带,因此非常微弱。这颗小行星离地球的距离永远不会超过1.2亿英里(2亿公里)。

马奇斯在一封电子邮件中解释说,要想看到克里帕特拉的形状细节,并探测到它的卫星,“我们需要克服地球大气的模糊效应。”“多亏了像VLT这样的大型望远镜上的自适应光学,这是可行的。”为了达到预期的质量水平,该团队使用了安装在VLT上的光谱极化高对比度系外行星研究(SPHERE)仪器。

“SPHERE仪器是下一代自适应光学系统之一,现在能够在可见光下工作,”Marchis说。“因此,它提供了光学图像——在这个例子中是红色的——与8米望远镜的全分辨率,就像VLT在太空中一样。”他补充说:“多亏了这惊人的图像质量,我们现在可以看到小行星形状的细节,看到两个瓣和连接它们的桥梁。”

天文学家很早就知道这个物体了。捷克天文学家Johann Palisa在1880年发现了Kleopatra,而且随着后续的每一次观测,它似乎变得越来越奇怪。天文学家在1980年发现了它的两个卫星中的第一个,这是一次偶然的日食的结果。2000年的雷达观测暗示了一个非常不同寻常的形状,为它赢得了“狗骨小行星”的绰号,因为该物体似乎有两个由一个相对狭窄的“颈部”连接的叶状体。2011年,由马奇斯领导的一个小组宣布发现了第二颗卫星,这是他们用凯克II光学望远镜发现的。月亮被正式承认并以克利奥帕特拉的孩子们命名。

另一项重要发现表明,这颗小行星正在接近临界转速;再快的话,它就有分崩离析的危险。这个物体每五小时旋转一次。

Brož在一封电子邮件中说:“实际上,我们在5.3852827小时时知道得更准确。”“这对一颗小行星来说似乎是正常的,但Kleopatra太长了,在它的末端,旋转速度非常接近逃逸速度。”Brož指的是物体脱离其引力边界所需的速度。他怀疑,如果Kleopatra被另一颗小行星击中,它可能会导致更快的旋转,导致它自己分裂。

在确定了正确的轨道后,研究小组得出了Kleopatra的质量比之前估计的低35%。Kleopatra是一种金属物体,但它的密度似乎不到铁的一半。这表明这颗小行星是由一次大撞击形成的多孔“碎石堆”。Kleopatra是一个相对松散的小物体团块,但考虑到它的高速旋转,它可能会向太空中喷射一些碎片。事实上,这也许可以解释AlexHelios和CleoSelene是如何产生的。

“根据主要小行星的形状和旋转,我们计算出克娄帕特拉的一些区域是……不稳定,这意味着位于那里的一块巨石会被抛出,”马奇斯解释道。“我们还不能证明这一点,但有可能这些卫星确实是主小行星的婴儿,它们是在斜向撞击后被抛射出来的,是由抛射出来的卵石和巨砾堆积而成的。”

天文学家还知道其他极长小行星,如特洛伊小行星624赫克托尔和主带小行星121赫敏。马基斯说,这两颗小行星都有自己的卫星,这可能不是巧合。

研究小组还了解了关于这两个卫星的新情况。AlexHelios是两者中距离较远的一个,距离Kleopatra 407英里(655公里),而CleoSelene距离Kleopatra 310英里(499公里)(从Kleopatra中心测量)。这些卫星的大小略小于6英里(10公里),可能是球形的,但科学家们实际上并不知道。

Brož说:“希望在未来的掩星事件中,当Kleopatra和卫星从恒星前面经过时,它们能被观测到,这样地球上的观测者就能测量它们的阴影。”

展望未来,该团队计划在明年重新测量卫星的轨道。他们希望在它们的运动中发现一些异常,这是由于潮汐效应和Kleopatra不寻常的形状造成的意外扰动。发现第三颗卫星并不是不可能的,马奇斯说。

事实上,天文学家已经观察这颗狗骨小行星140多年了,没有理由相信它不会变得越来越奇怪。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/1437.html