Die Forschenden nutzten für ihre Studie zu Kleopatra das Very Large Telescope (VLT) in der chilenischen Atacama-Wüste. Dort wurden zwischen 2017 und 2019 mit dem Instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) Bilder aufgenommen, die es so von diesem besonderen Asteroiden noch nicht gegeben hatte. So konnten Form und Masse von Kleopatra viel genauer bestimmt und neue Erkenntnisse darüber gesammelt werden, wie der Himmelskörper und seine zwei Monde entstanden sind. "Kleopatra ist in unserem Sonnensystem wirklich ein einzigartiges Objekt", betont der Studienleiter Franck Marchis.

Kleopatra umkreist die Sonne im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Schon vor 20 Jahren wurde per Radar entdeckt, dass der Himmelskörper wie ein Hundeknochen aussieht – mit verdickten Enden und einem dünneren Mittelstück. 2008 konnten Marchis und Co. zudem ermitteln, dass Kleopatra von zwei Monden umkreist wird, die nach den Kindern der ägyptischen Königin AlexHelios und CleoSelene genannt wurden. Mit den neuesten am VLT gewonnen Daten konnten die Forschenden nun das Volumen des Asteroiden genauer bestimmen und ausrechnen, dass er rund 270 Kilometer lang ist. Das ist etwa so lang wie die Strecke von Leipzig nach Nürnberg.

Die obere Hälfte des Bildes zeigt eine computergestützte Rekonstruktion des Asteroiden Kleopatra, der rund 270 Kilometer lang ist. Die untere Hälfte zeigt eine Luftaufnahme von Norditalien und dazu den "Fußabdruck" von Kleopatra. Bildrechte: ESO/M. Kornmesser/Marchis et al.

In einer zweiten Studie, die vom tschechischen Astronomen Miroslav Brož geleitet wurde, versuchten die Experten außerdem, die Umlaufbahnen der beiden Kleopatra-Monde zu ermitteln. In früheren Untersuchungen hatten die Wissenschaftler noch mit ihren Schätzungen danebengelegen, nun konnten sie genau beschreiben, wie Kleopatras Schwerkraft die Bewegungen der Monde beeinflusst – und damit auch die Masse (35 Prozent weniger als bei früheren Schätzungen) und Dichte (deutlich geringer als angenommen) viel besser bestimmen. Von der niedrigen Dichte des Asteroiden leiteten die Forschenden ab, dass er einem losen "Trümmerhaufen" ähnelt, der wahrscheinlich nach einem gigantischen Einschlag aus wiederzusammengefundenen Material entstanden ist.

Besonders bemerkenswert sind diese Erkenntnisse, wenn man bedenkt, dass sich Kleopatra rund 200 Millionen Kilometer von der Erde entfernt befindet. Die scheinbare Größe am Himmel entspricht damit der eines etwa 40 Kilometer entfernten Golfballs. Noch besser soll der Asteroid dann mit dem aktuell noch im Bau befindlichen Extremely Large Telescope (ELT) beobachtet werden können. "Ich kann es kaum erwarten, das ELT auf Kleopatra zu richten, um zu sehen, ob es weitere Monde gibt, und um die Mondbahnen so genau zu vermessen, dass sich selbst kleine Veränderungen nachweisen lassen würden", sagt Franck Marchis. Über die Studien zu diesem Asteroiden könnten die Astronomen auch mehr über unser Sonnensystem an sich lernen.

cdi