欧洲南方天文台捕捉到奇特狗骨小行星的最佳图像

克娄巴特拉确实是我们太阳系中独一无二的天体，”美国山景城 SETI 研究所和法国马赛天体物理实验室的天文学家 Franck Marchis 说，他领导了一项关于这颗小行星的研究——有卫星和不寻常的形状——今天发表在天文学和天体物理学上。“由于对奇怪的异常值的研究，科学取得了很大进展。我认为 Kleopatra 就是其中之一，了解这个复杂的多小行星系统可以帮助我们更多地了解我们的太阳系。”

克利奥帕特拉在火星和木星之间的小行星带中围绕太阳运行。天文学家称它为“狗骨小行星”，因为大约 20 年前的雷达观测显示它有两个叶瓣，由一个厚厚的“颈部”相连。2008 年，马尔基斯和他的同事发现克利奥帕特拉被两颗卫星环绕，这两个卫星以埃及王后的孩子命名为亚历克斯赫利俄斯和克利奥塞勒涅。

为了了解更多关于克利奥帕特拉的信息，马尔基斯和他的团队使用了 2017 年至 2019 年间不同时间拍摄的小行星快照，这些快照是使用欧洲南方天文台 VLT 上的光谱极化高对比度系外行星研究 (SPHERE) 仪器拍摄的。随着小行星的旋转，他们能够从不同的角度观察它，并创建迄今为止最准确的形状 3D 模型。他们限制了小行星的狗骨形状和体积，发现其中一个瓣比另一个大，并确定小行星的长度约为 270 公里，即英吉利海峡长度的一半。

在同样发表在《天文学与天体物理学》上并由捷克共和国布拉格查尔斯大学的 Miroslav Brož 领导的第二项研究中，该团队报告了他们如何使用 SPHERE 观测来找到克里奥帕特拉两颗卫星的正确轨道。之前的研究估计了轨道，但欧洲南方天文台的 VLT 的新观测表明，卫星不在旧数据预测的位置。

“这必须得到解决，”布罗日说。“因为如果卫星的轨道是错误的，那么一切都是错误的，包括克里奥帕特拉的质量。” 由于新的观测和复杂的建模，该团队成功地精确描述了克利奥帕特拉的引力如何影响卫星的运动，并确定了亚历克斯赫利俄斯和克利奥塞勒涅的复杂轨道。这使他们能够计算小行星的质量，发现它比之前的估计值低 35%。

结合对体积和质量的新估计，天文学家能够计算出小行星密度的新值，该值不到铁密度的一半，结果比以前认为的要低 [1]。Kleopatra 的低密度被认为具有金属成分，这表明它具有多孔结构，可能只是一堆“瓦砾”。这意味着它很可能是在物质在巨大撞击后重新堆积时形成的。

克利奥帕特拉的瓦砾堆结构及其旋转方式也表明它的两个卫星是如何形成的。这颗小行星几乎以临界速度旋转，超过这个速度它就会开始分崩离析，即使是很小的撞击也可能将鹅卵石从其表面掀起。Marchis 和他的团队认为，这些卵石可能随后形成了 AlexHelios 和 CleoSelene，这意味着 Kleopatra 真正诞生了自己的卫星。

Kleopatra 的新图像及其提供的见解之所以成为可能，这要归功于位于智利阿塔卡马沙漠的 ESO 的 VLT 上使用的先进自适应光学系统之一。自适应光学有助于校正由地球大气造成的失真，这些失真会导致物体看起来模糊——这与导致从地球上看到的星星闪烁的效果相同。由于这些修正，SPHERE 能够对距离地球 2 亿公里最近的克利奥帕特拉(Kleopatra)进行成像，尽管它在天空中的表观大小相当于大约 40 公里外的高尔夫球。