"Menażeria" 42 dużych planetoid na nowych fotografiach astronomicznych ESO

Szczegółowe zdjęcia 42 obiektów - głównych planetoid Układu Słonecznego - powstały dzięki teleskopom naziemnym. Astronomowie zaangażowani w projekt z zadowoleniem zwrócili uwagę na symbolikę samej liczby, która w bliskiej ich zamiłowaniom powieści Douglasa Adamsa - Autostopem przez galaktykę, jest ostateczną odpowiedzią na "wielkie pytanie od życie, Wszechświat i całą resztę". Nieprzypadkowo też jako moment zaprezentowania zdjęć specjaliści z ESO obrali sobie datę 12 października 2021 r., czyli 42. rocznicę opublikowania tej książki.

Jak podkreślono, dotąd jedynie trzy duże obiekty z pasa głównego planetoid: Ceres, Westa i Lutetia, zostały sfotografowane z odpowiednim poziomem detali. Było to możliwe dzięki realizacji misji kosmicznych Dawn i Rosetta, przeprowadzonych przez NASA oraz Europejską Agencję Kosmiczną. „Nasze obserwacje w ramach ESO dostarczyły ostrych obrazów dla wielu więcej celów, łącznie 42” - wskazał Pierre Vernazza z Laboratoire d’Astrophysique de Marseille we Francji, który kierował badaniami planetoid opublikowanymi niedawno w periodyku Astronomy & Astrophysics.

Dotychczas mała liczba szczegółowych obserwacji planetoid oznacza, że ich kluczowe charakterystyki, takie jak trójwymiarowe kształty czy gęstość, pozostawały w większości nieznane. Vernazza i jego zespół postanowił wypełnić tę lukę, prowadząc od 2017 do 2019 roku dokładny przegląd większych ciał w pasie planetoid. Większość z badanych 42 obiektów jest większa niż 100 km średnicy - w tym, zespół sfotografował prawie wszystkie asteroidy pasa głównego większe niż 200 km (20 z 23). Dwa największe obiekty, które zbadał zespół to Ceres i Westa, które mają średnice około 940 i 520 kilometrów. Natomiast dwa najmniejsze to Urania i Ausonia, z których każda mierzy około 90 kilometrów średnicy.

Rekonstruując kształty obiektów, zespół badawczy ustalił, że obserwowane planetoidy są w większości podzielone na dwie główne rodziny. Niektóre są prawie idealnie sferyczne, takie jak Hygiea i Ceres, podczas gdy inne mają bardziej nietypowe, „wydłużone” kształty, na czele z planetoidą Kleopatra - o kształcie "psiej kości".

Łącząc kształty planetoid z informacjami o ich masach, naukowcy odkryli, że gęstości znacząco odbiegają od siebie w zbadanej próbce. Cztery najmniej gęste asteroidy spośród zbadanych, w tym Lamberta i Sylvia, mają gęstości około 1,3 grama na centymetr sześcienny (odpowiednik gęstości węgla kamiennego). Z kolei najbardziej gęste, Psyche i Kalliope, mają odpowiednio 3,9 i 4,4 grama na centymetr sześcienny, czyli więcej niż diament (3,5 grama na centymetr sześcienny).

Tak duża różnica w gęstości daje astronomom ważne wskazówki na temat pochodzenia tych obiektów. „Nasze obserwacje silnie wspierają hipotezy o znacznej migracji tych ciał od momentu ich powstania. W skrócie, tak ogromną różnorodność w ich składzie można zrozumieć jedynie, jeśli ciała te pochodzą z różnych rejonów Układu Słonecznego” - wyjaśnia Josef Hanuš z Uniwersytetu Karola w Pradze (Czechy), jeden z autorów badań. Jak zauważa, wyniki wspierają teorię, że najmniej gęste planetoidy uformowały się w odległych rejonach poza orbitą Neptuna i dokonały migracji do swoich aktualnych pozycji.

Opisane badania były możliwe dzięki czułości instrumentu Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) zamontowanego na teleskopie ESO VLT (Very Large Telescope). Przy tym, wszystkie obserwacje zostały przeprowadzone z użyciem Zurich IMaging POLarimeter (ZIMPOL), polarymetru obrazującego będącego podsystemem instrumentu SPHERE, który działa w zakresie fal widzialnych. „Dzięki ulepszonym możliwościom SPHERE, razem z faktem, że do tej pory niewiele wiedziano odnośnie kształtów największych planetoid pasa głównego, byliśmy w stanie dokonać znaczącego postępu na tym polu” - mówi inny współautor badań, Laurent Jorda, również z Laboratoire d'Astrophysique de Marseille.

Astronomowie będą w stanie uzyskać szczegółowe obrazy jeszcze większej liczby planetoid dzięki oczekiwanemu Ekstremalnie Wielkiemu Teleskopowi (ELT), obecnie budowanemu przez ESO w Chile. Instrument ten ma zacząć działać pod koniec tej dekady. „Obserwacje ELT planetoid pasa głównego pozwolą nam na zbadanie obiektów o średnicach od 35 do 80 kilometrów, w zależności od ich położenia w pasie, a także kraterów do rozmiarów od 10 do 25 kilometrów” - mówi Vernazza. „Dzięki instrumentowi podobnemu do SPHERE, który będzie działać na ELT, będziemy mogli uzyskać obrazy nawet dla podobnej próbki obiektów z odległego pasa Kuipera. Oznacza to, że na podstawie obserwacji naziemnych będziemy w stanie scharakteryzować geologiczną historię znacznie większej próbki małych ciał” - uzupełnia.

Źródło: ESO