De ‘hondenkluif’-planetoïde draait zo vliegensvlug rond, dat haar manen uit weggeslingerd materiaal kunnen zijn ontstaan.

In de planetoïdengordel, gelegen tussen de planeten Mars en Jupiter in, vinden we – zoals de naam al doet vermoeden – veel planetoïden. Bekende zijn Bennu en Ryugu. Maar we vinden er ook planetoïde Kleopatra, die vanwege haar opmerkelijke vorm ook wel gekscherend de ‘hondenkluif’-planetoïde wordt genoemd. In een nieuwe studie hebben onderzoekers de meest gedetailleerde foto’s ooit van deze bijzondere planetoïde gemaakt. En dat leidt tot enkele interessante ontdekkingen.

Kleopatra
“Kleopatra is echt een uniek object binnen ons zonnestelsel,” zegt onderzoeksleider Franck Marchis. En dat is mede vanwege haar unieke vorm. De bijnaam hondenkluif’-planetoïde kreeg zij toen radarwaarnemingen zo’n twintig jaar geleden onthulden dat Kleopatra uit twee lobben bestaat die door een dikke ‘hals’ met elkaar verbonden zijn. In 2008 ontdekten onderzoekers dat er om Kleopatra heen ook nog eens twee maantjes cirkelen. Deze zijn AlexHelios en CleoSelene genoemd; verwijzend naar de kinderen van de beroemde Egyptische koningin.

Elf opnamen tonen de planetoïde Kleopatra, die door haar draaiing steeds onder een andere hoek wordt gezien. De opnamen zijn op verschillende momenten tussen 2017 en 2019 gemaakt met het Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)-instrument van ESO’s VLT. Afbeelding: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Om meer over Kleopatra te weten te komen, hebben onderzoekers met behulp van de Very Large Telescope (VLT) nieuwe opnamen gemaakt. Omdat de planetoïde draait, slaagde het team erin haar vanuit verschillende hoeken te bekijken. Uiteindelijk leverde dit de meest nauwkeurige 3D-modellen van haar vorm op. De onderzoekers ontdekten dat de ene lob net wat groter is dan de ander. De totale lengte van planetoïde bedraagt circa 270 kilometer: ruwweg de afstand tussen Maastricht en Groningen.

Maantjes
Maar dat is misschien nog niet eens het meest bijzondere. Onderzoekers hebben zich namelijk tevens over Kleopatra’s maantjes ontfermd. Daarbij waren ze er voornamelijk op gebrand de juiste omloopbanen van AlexHelios en CleoSelene vast te stellen. Hoewel onderzoekers in eerdere studies daar al wel een poging toe hebben gedaan, bleken die na analyse van de nieuwe beelden niet meer te kloppen. “Dit moest worden opgelost,” aldus onderzoeker Miroslav Brož. “Als de banen van de manen namelijk fout zijn, is alles fout, inclusief de massa van Kleopatra.”

Deze foto toont de twee manen van planetoïde Kleopatra AlexHelios en CleoSelene, die te zien zijn als de twee kleine witte vlekjes rechtsboven en linksonder. Afbeelding: ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Dankzij de nieuwe beelden en de geavanceerde modellen, slaagde het team erin om nauwkeurig de omloopbanen van Kleopatra’s manen opnieuw te bepalen. Dit stelde hen vervolgens in staat om ook de massa van de planetoïde te berekenen. En opvallend genoeg bleek die wel 35 procent lager dan eerdere studies hadden gesuggereerd. Bovendien kwamen de onderzoekers tot de ontdekking dat de planetoïde ook een veel lagere dichtheid heeft dan gedacht. De dichtheid van Kleopatra blijkt de helft van de dichtheid van ijzer te zijn. Dit doet vermoeden dat de planetoïde een nogal poreuze structuur heeft en mogelijk niet veel meer is dan een losse samenklontering van puin. Dit betekent dat zij waarschijnlijk is ontstaan uit materiaal dat zich na een reusachtige inslag heeft opgehoopt.

Vorming manen
Die ontdekking leidt vervolgens weer tot een andere opmerkelijke ontdekking. De ‘puinhoopstructuur’ en de manier waarop Kleopatra roteert, verschaffen namelijk ook meer inzicht in de manier waarop haar twee maantjes zouden kunnen zijn ontstaan. De planetoïde roteert vliegensvlug om haar as; zo snel zelfs, dat ze bijna uit elkaar dreigt te vallen. Hierdoor kunnen zelfs kleine inslagen ervoor zorgen dat steentjes van het oppervlak als pingpongballen de ruimte in geslingerd worden. De onderzoekers vermoeden dan ook dat AlexHelios en CleoSelene uit dit ontsnappende materiaal zijn gevormd. En dat betekent dat Kleopatra mogelijk zelf haar eigen manen heeft gebaard.

Het onderzoek verschaft dus opvallende nieuwe inzichten in hoe Kleopatra en de twee manen die om haar heen draaien, zijn ontstaan. En op die manier komen we steeds meer te weten over onze eigen kosmische achtertuin. “De wetenschap boekt veel vooruitgang dankzij onderzoek van vreemde buitenbeentjes zoals Kleopatra,” zegt Marchis. De onderzoekers zijn nog niet van plan om het hoofdstuk Kleopatra af te sluiten. Want met de toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) kunnen ze nóg betere opnamen maken. “Ik kan niet wachten om de ELT op Kleopatra te richten,” zegt Marchis. “Dan zullen we zien of er misschien nog meer manen zijn.”