Os astrônomos capturaram as melhores imagens já feitas de Cleópatra, um asteroide de mais de 270 quilômetros de diâmetro apelidado de “osso de cachorro”, devido ao seu formato incomum. As últimas observações feitas pelos cientistas fornecem novas percepções sobre a forma e rotação do objeto, além de descrever como suas luas provavelmente passaram a existir.

As descobertas foram publicadas em dois novos artigos na Astronomy & Astrophysics. O primeiro é uma investigação sobre as propriedades físicas do asteroide, como forma e composição química, e foi liderado por Franck Marchis, astrônomo planetário do Instituto SETI e diretor científico da Unistellar. O segundo, por sua vez, analisou as características orbitais do objeto e de suas duas luas, e foi liderado por Miroslav Brož, astrônomo da Universidade Charles na República Tcheca.

Foto: ESO / Vernazza, Marchis / Algoritmo MISTRAL (ONERA / CNRS) – O asteroide Cleópatra visto de vários ângulos

Agora, finalmente, podemos nomear o asteroide como um dos objetos mais estranhos do Sistema Solar. Além de sua forma óssea incomum, ele hospeda duas pequenas luas e tem uma densidade extremamente baixa para um objeto metálico. Além do mais, Cleópatra está girando tão rápido que corre o risco de se quebrar completamente. Na verdade, é justamente essa rotação veloz que pode explicar a presença das luas, AlexHelios e CleoSelene.

Marchis deu crédito ao Very Large Telescope (VLT) do European Southern Observatory por tornar essas descobertas possíveis. O objeto está muito longe, no cinturão de asteroides principal entre Marte e Júpiter. Cleópatra está a cerca de 200 milhões de quilômetros de distância da Terra.

Imagem: ESO / M. Kornmesser / Marchis

Para ver os detalhes da forma do asteroide e detectar suas luas, “precisamos superar o efeito turvo da atmosfera da Terra”, explicou Marchis por e-mail. “Isso é possível graças à óptica adaptativa em um grande telescópio como o VLT.” Para atingir o nível de qualidade desejado, a equipe usou o instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research (SPHERE) acoplado ao VLT.

“O instrumento SPHERE é um desses sistemas ópticos adaptativos de última geração que é capaz de funcionar com luz”, disse Marchis. “Consequentemente, ele fornece imagens em luz óptica – neste caso em vermelho – com a resolução total do telescópio de oito metros, como se o VLT estivesse no espaço”. Ele completa dizendo que “graças a incrível qualidade de imagem, agora podemos ver detalhes sobre a forma do asteroide, ver os dois lóbulos e a ponte que os conecta”.

Os astrônomos já sabem sobre este objeto há muito tempo. O cientista tcheco Johann Palisa descobriu Cleópatra em 1880, e o asteroide parece ficar mais estranho a cada observação subsequente. Os astrônomos descobriram a primeira de suas duas luas em 1980, resultado de um eclipse acidental. As observações de radar em 2000 sugeriram uma forma muito incomum, ganhando o apelido de “asteroide de osso de cachorro”, já que ele parece ter dois lóbulos conectados por um “pescoço” relativamente estreito.

Vistas dos dois lóbulos do Cleópatra, vistos de vários ângulos. Foto: Marchis e equipe

Em 2011, uma equipe liderada por Marchis anunciou a descoberta da segunda lua, que eles encontraram com o telescópio óptico Keck II. As luas foram formalmente reconhecidas e nomeadas em homenagem aos filhos de Cleópatra.

Apesar dessas observações, muitas questões ainda estão sem respostas. As órbitas de AlexHelios e CleoSelene tiveram que ser “aproximadas, já que tínhamos alguns pontos de dados”, e a forma de Cleópatra também teve que ser aproximada, “portanto, não poderíamos dizer com certeza a densidade do asteróide ou a origem do luas”, explicou Marchis. “Já sabíamos que este sistema triplo de asteroides era único devido à forma do Cleópatra”, disse.

Outras questões pendentes tinham a ver com o tamanho, a órbita e a rotação do objeto. Consequentemente, os novos estudos conseguiram expandir muito a compreensão desse sistema triplo que é único.

A equipe observou o Cleópatra e suas luas em 2017 e 2019 por diferentes ângulos, resultando em uma visão tridimensional do asteroide. Os pesquisadores puderam ter uma melhor noção  de seu tamanho, e também descobriram que um dos lóbulos é maior do que o outro.

Além disso, eles finalmente determinaram com mais precisão as órbitas das luas. Acontece que as estimativas anteriores estavam bastante erradas. Brož, da Universidade Charles na República Tcheca, disse por e-mail que os cálculos orbitais atualizados são importantes porque isso permitiu que a equipe conseguisse computar a verdadeira massa e raio do asteroide (ou pelo menos, uma estimativa melhorada destes parâmetros).

Outra descoberta importante sugere que o asteroide está girando perto de sua velocidade crítica, tão rápido que corre o risco de quebrar. O objeto gira em torno de si uma vez a cada cinco horas.

Imagens do Cleópatra mostrando onde as forças gravitacionais e a aceleração são distribuídas pelo asteroide. Foto: Marchis e equipe

“Isso pode parecer normal para um asteroide, mas o Cleopatra é tão longo que, em suas extremidades, a velocidade de rotação é muito próxima da velocidade de escape”. Brož está se referindo à velocidade necessária para um objeto escapar de seus limites gravitacionais. Ele suspeita que, caso o Cleópatra seja atingido por outro corpo celeste, isso poderia resultar em um giro ainda mais rápido, fazendo com que o objeto se partisse ao meio.

Com as órbitas corretas determinadas, a equipe chegou a um valor para a massa do ‘osso de cachorro’, que é 35% menor do que as estimativas anteriores. Cleópatra é um objeto metálico, mas parece ter menos da metade da densidade do ferro. Isso sugere que o asteroide é uma “pilha de entulho” porosa que se formou a partir de um grande impacto.

Formado por um aglomerado frouxo de pequenos objetos, mas devido à sua alta taxa de rotação, o asteroide pode, na verdade, estar lançando alguns detritos no espaço. E, de fato, isso explicaria como AlexHelios e CleoSelene surgiram.

“Devido à forma e ao giro do asteroide principal, calculamos que algumas áreas do Cleópatra são instáveis, o que significa que uma rocha localizada ali seria ejetada”, explicou Marchis. “Ainda não podemos provar, mas é possível que as luas sejam ‘crianças’ do objeto principal, ejetadas após um impacto inclinado e formadas por acréscimo dos seixos (fragmento de mineral) e rochas ejetadas”.

Os astrônomos conhecem outros asteroides extremamente alongados, como o troiano 624 Hektor e o asteroide do cinturão principal 121 Hermione. Marchis disse que provavelmente não é uma coincidência que ambos os asteroides tenham suas próprias luas.

A equipe também aprendeu coisas novas sobre as duas luas. AlexHelios é o primeiro dos dois, a cerca de 655 quilômetros de distância de Cleópatra, enquanto CleoSelene está a 499 quilômetros (distâncias medidas a partir do centro do asteroide principal). As luas são relativamente pequenas, com cerca de 10 quilômetros de diâmetro e possivelmente esféricas (algo que os cientistas ainda não têm certeza).

“Esperançosamente, esses corpos serão observados no futuro, durante um evento de ocultação, quando Cleópatra e as luas passarem na frente de uma estrela, para que os observadores na Terra possam medir suas sombras”, disse Brož.

Olhando para o futuro, a equipe gostaria de medir novamente as órbitas das luas, algo que eles planejam fazer no próximo ano. Os cientistas esperam encontrar algumas anomalias em seu movimento, devido aos efeitos das marés e perturbações inesperadas causadas pela forma incomum de Cleópatra. Encontrar uma terceira lua não está fora de cogitação, disse Marchis.

Na verdade, os astrônomos têm observado esse asteroide por mais de 140 anos, e não há nenhuma razão para acreditar que ele não continuará mudando e ficando cada vez mais estranho.