Published October 2021
| Version v1
Journal article
VLT/SPHERE imaging survey of the largest main-belt asteroids: Final results and synthesis
Creators
- Vernazza, P.
- Ferrais, M.
- Jorda, L.
- Hanuš, J.
- Carry, B.
- Marsset, M.
- Brož, M.
- Fetick, R.
- Viikinkoski, M.
- Marchis, F.
- Vachier, F.
- Drouard, A.
- Fusco, T.
- Birlan, M.
- Podlewska-Gaca, E.
- Rambaux, N.
- Neveu, M.
- Bartczak, P.
- Dudziński, G.
- Jehin, E.
- Beck, P.
- Berthier, J.
- Castillo-Rogez, J.
- Cipriani, F.
- Colas, F.
- Dumas, C.
- Ďurech, J.
- Grice, J.
- Kaasalainen, M.
- Kryszczynska, A.
- Lamy, P.
- Le Coroller, H.
- Marciniak, A.
- Michalowski, T.
- Michel, P.
- Santana-Ros, T.
- Tanga, P.
- Vigan, A.
- Witasse, O.
- Yang, B.
- Antonini, P.
- Audejean, M.
- Aurard, P.
- Behrend, R.
- Benkhaldoun, Z.
- Bosch, J. M.
- Chapman, A.
- Dalmon, L.
- Fauvaud, S.
- Hamanowa, Hiroko
- Hamanowa, Hiromi
- His, J.
- Jones, A.
- Kim, D.-H.
- Kim, M.-J.
- Krajewski, J.
- Labrevoir, O.
- Leroy, A.
- Livet, F.
- Molina, D.
- Montaigut, R.
- Oey, J.
- Payre, N.
- Reddy, V.
- Sabin, P.
- Sanchez, A. G.
- Socha, L.
Contributors
Others:
- Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institute of Astronomy [Prague] ; Charles University [Prague] (CU)
- Université Côte d'Azur (UCA)
- Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences [MIT, Cambridge] (EAPS) ; Massachusetts Institute of Technology (MIT)
- Charles University [Prague] (CU)
- Tampere University of Technology [Tampere] (TUT)
- Search for Extraterrestrial Intelligence Institute (SETI)
- Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides (IMCCE) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Lille-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Astronomical Institute of Romanian Academy ; Romanian Academy
- Adam Mickiewicz University in Poznań (UAM)
- Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS) ; Université d'Angers (UA)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
- Université de Liège
- Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) ; Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France
- California Institute of Technology (CALTECH)
- European Space Agency (ESA)
- The Open University [Milton Keynes] (OU)
- Department of Mathematics [Tampere] ; Tampere University of Technology [Tampere] (TUT)
- University of Maryland [College Park] ; University of Maryland System
- Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Hospices Civils de Lyon (HCL)
- Research on Healthcare Performance (RESHAPE - Inserm U1290 - UCBL1) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
- Universidad de Alicante
- Universitat de Barcelona (UB)
- European Southern Observatory [Santiago] (ESO) ; European Southern Observatory (ESO)
- Institut Pythéas (OSU PYTHEAS) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)
- Observatoire de Haute-Provence (OHP) ; Institut Pythéas (OSU PYTHEAS) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)
- Geneva Observatory ; Université de Genève = University of Geneva (UNIGE)
- Université Cadi Ayyad [Marrakech] (UCA)
- Héritages et Constructions dans le Texte et l'Image (HCTI) ; Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois des Sciences de l'Homme et de la Société (IBSHS) ; Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)
- Observatoire du Bois de Bardon
- Association T60, Observatoire Midi-Pyrénées ; Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France
- Laboratory for Space Research [Hong Kong] (LSR) ; The University of Hong Kong (HKU)
- Institut d'astrophysique spatiale (IAS) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI)
- Chungbuk National University
- Laboratoire d'analyse et de recherche en économie et finance internationales (Larefi) ; Université de Bordeaux (UB)
- Institut d'Astrophysique de Paris (IAP) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Sanofi-Aventis R&D ; SANOFI Recherche
- Planetary Science Institute [Tucson] (PSI)
Description
Context. Until recently, the 3D shape, and therefore density (when combining the volume estimate with available mass estimates), and surface topography of the vast majority of the largest (D ≥ 100 km) main-belt asteroids have remained poorly constrained. The improved capabilities of the SPHERE/ZIMPOL instrument have opened new doors into ground-based asteroid exploration.Aims. To constrain the formation and evolution of a representative sample of large asteroids, we conducted a high-angular-resolution imaging survey of 42 large main-belt asteroids with VLT/SPHERE/ZIMPOL. Our asteroid sample comprises 39 bodies with D ≥ 100 km and in particular most D ≥ 200 km main-belt asteroids (20/23). Furthermore, it nicely reflects the compositional diversity present in the main belt as the sampled bodies belong to the following taxonomic classes: A, B, C, Ch/Cgh, E/M/X, K, P/T, S, and V.Methods. The SPHERE/ZIMPOL images were first used to reconstruct the 3D shape of all targets with both the ADAM and MPCD reconstruction methods. We subsequently performed a detailed shape analysis and constrained the density of each target using available mass estimates including our own mass estimates in the case of multiple systems.Results. The analysis of the reconstructed shapes allowed us to identify two families of objects as a function of their diameters, namely "spherical" and "elongated" bodies. A difference in rotation period appears to be the main origin of this bimodality. In addition, all but one object (216 Kleopatra) are located along the Maclaurin sequence with large volatile-rich bodies being the closest to the latter. Our results further reveal that the primaries of most multiple systems possess a rotation period of shorter than 6 h and an elongated shape (c∕a ≤ 0.65). Densities in our sample range from ~1.3 g cm−3 (87 Sylvia) to ~4.3 g cm−3 (22 Kalliope). Furthermore, the density distribution appears to be strongly bimodal with volatile-poor (ρ ≥ 2.7 g cm−3) and volatile-rich (ρ ≤ 2.2 g cm−3) bodies. Finally, our survey along with previous observations provides evidence in support of the possibility that some C-complex bodies could be intrinsically related to IDP-like P- and D-type asteroids, representing different layers of a same body (C: core; P/D: outer shell). We therefore propose that P/ D-types and some C-types may have the same origin in the primordial trans-Neptunian disk.
Abstract
International audienceAdditional details
Identifiers
- URL
- https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03375585
- URN
- urn:oai:HAL:hal-03375585v1
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