(617) Patroclus ist ein Asteroid aus der Gruppe der dem Jupiter nacheilenden Trojaner, der am 17. Oktober 1906 vom deutschen Astronomen August Kopff an der Großherzoglichen Bergsternwarte in Heidelberg bei einer Helligkeit von 13,0 mag entdeckt wurde. Es handelt sich um einen Doppelasteroiden aus zwei nahezu gleich großen Komponenten.
Der Asteroid ist benannt nach Patroklos, dem griechischen Helden und Freund von Achilleus, der im Trojanischen Krieg von Hektor getötet wurde. Die Benennung erfolgte 1907 durch den Entdecker auf Anregung des österreichischen Astronomen Johann Palisa.M. Wolf, A. Kopff: Benennung von kleinen Planeten. In: Astronomische Nachrichten. Band 175, Nr. 4187, 1907, Sp. 191–192, doi:10.1002/asna.19071751112 (PDF; 163 kB).
(617) Patroclus war nach (588) Achilles der zweite einer damals neu entdeckten Gruppe von Asteroiden, die sich in einer ähnlichen Entfernung wie der Planet Jupiter um die Sonne bewegen. Für Asteroiden, die sich in einer 1:1-Bahnresonanz mit Jupiter befinden, gibt es im Dreikörperproblem Sonne–Jupiter–Asteroid mit den Lagrange-Punkten L4 und L5 zwei mögliche dynamisch stabile Aufenthaltsorte. (617) Patroclus gehört zu der Gruppe, die sich in der Nähe des Librationspunkts L5 in 60° Winkelabstand hinter Jupiter her bewegt. Nachdem auch noch der Asteroid (624) Hektor seinen Namen erhalten hatte, wurden Asteroiden in einer 1:1-Bahnresonanz mit Jupiter als „Trojaner“ bezeichnet. Da zunächst noch nicht auf eine solche Unterscheidung geachtet wurde, befindet sich (617) Patroclus unter den Asteroiden, die später das „Lager der Trojaner“ um den Librationspunkt L5 bildeten.
Wissenschaftliche Auswertung Mit Daten radiometrischer Beobachtungen im Infraroten am Mauna-Kea-Observatorium auf Hawaiʻi im September 1975 wurden für (617) Patroclus erstmals Werte für den Durchmesser und die Albedo von 147 km und 0,04 bestimmt.D. P. Cruikshank: Radii and Albedos of four Trojan asteroids and Jovian satellites 6 and 7. In: Icarus. Band 30, Nr. 1, 1977, S. 224–230, doi:10.1016/0019-1035(77)90136-1.D. Morrison: Asteroid sizes and albedos. In: Icarus. Band 31, Nr. 2, 1977, S. 185–220 doi:10.1016/0019-1035(77)90034-3. Aus Ergebnissen der IRAS Minor Planet Survey (IMPS) wurden 1992 Angaben zu Durchmesser und Albedo für zahlreiche Asteroiden abgeleitet, darunter auch (617) Patroclus, für den damals Werte von 140,9 km bzw. 0,05 erhalten wurden.E. F. Tedesco, P. V. Noah, M. Noah, S. D. Price: The Supplemental IRAS Minor Planet Survey. In: The Astronomical Journal. Band 123, Nr. 2, 2002, S. 1056–1085, doi:10.1086/338320 (PDF; 398 kB). Beobachtungen am 8. November 2000 mit dem Teleskop II des Keck-Observatoriums auf Hawaiʻi im sichtbaren und mittleren Infrarotbereich ergaben eine Albedo von 0,04–0,05 und einen Durchmesser von 140,6–166,0 km, abhängig von den angenommenen thermischen Modellparametern.Y. R. Fernández, S. S. Sheppard, D. C. Jewitt: The Albedo Distribution of Jovian Trojan Asteroids. In: The Astronomical Journal. Band 126, Nr. 3, 2003, S. 1–10, doi:10.1086/377015 (PDF; 255 kB).
Photometrische Messungen des Asteroiden fanden erstmals statt vom 4. bis 7. Oktober 1989 am La-Silla-Observatorium in Chile. Aus den gemessenen Daten konnte nur auf eine Rotationsperiode von >40 h geschlossen werden.M. Gonano, M. Di Martino, S. Mottola, G. Neukum: Physical study of outer belt asteroids. In: Advances in Space Research. Band 11, Nr. 12, 1991, S. 197–200, doi:10.1016/0273-1177(91)90563-Y (PDF; 337 kB). Auch Beobachtungen vom 25. bis 27. April 1995 am Observatoire de Haute-Provence (OHP) in Frankreich ebenso wie weitere Beobachtungen im Juni 1995, April 1996 und Mai 1997 am Observatório do Pico dos Dias in Brasilien konnten wegen zu geringer Veränderungen in den aufgezeichneten Lichtkurven nicht zu einer Rotationsperiode ausgewertet werden.C. A. Angeli, D. Lazzaro, M. A. Florczak, A. S. Betzler, J. M. Carvano: A contribution to the study of asteroids with long rotational period. In: Planetary and Space Science. Band 47, Nr. 5, 1999, S. 699–714, doi:10.1016/S0032-0633(98)00122-6. Bei Messungen vom 9. bis 20. April 1996 am La-Silla-Observatorium wurde dann aus der registrierten Lichtkurve eine Rotationsperiode von 103,0 h bestimmt.M. Mueller, F. Marchis, J. P. Emery, A. W. Harris, S. Mottola, D. Hestroffer, J. Berthier, M. di Martino: Eclipsing binary Trojan asteroid Patroclus: Thermal inertia from Spitzer observations. In: Icarus. Band 205, Nr. 2, 2010, S. 505–515, doi:10.1016/j.icarus.2009.07.043.
Durch Beobachtungen mit einem Adaptive Optics (AO)-System am 8-m-Teleskop Gemini-North auf Hawaiʻi konnte am 22. September 2001 ein Begleiter von (617) Patroclus entdeckt werden. Die beiden Komponenten waren ähnlich groß und unterschieden sich nur gering in der Helligkeit. Weitere Beobachtungen am 13. Oktober konnten die Entdeckung bestätigen. Dies war der erste bekannte Fall eines binären Asteroiden unter den Trojanern.
Mit der Verfügbarkeit eines Laser Guide Star (LGS)-Systems am 10-m-Teleskop II des Keck-Observatoriums konnten im Rahmen einer Beobachtungskampagne zwischen November 2004 und Mai 2005 mehrfach direkte Aufnahmen des binären Systems im nahen Infrarot erfolgen. Diese ermöglichten, auch unter Einbeziehung von Gemini-North-Aufnahmen aus 2001 und 2002, die Bahnelemente des Systems zu bestimmen. Demnach umkreisen sich die beiden Komponenten auf einer nahezu kreisförmigen Bahn retrograd in 102,8 h bzw. 4,283 Tagen und in einem mittleren Abstand von 680 ± 20 km. Aus radiometrischen Daten wurden die Durchmesser der beiden Komponenten zunächst zu etwa 121,8 und 112,6 km (Unsicherheit ±3,2 km) und die Albedo zu 0,04 abgeschätzt. Aus den Bahnelementen und der Größe ergab sich eine Gesamtmasse von 1,36·1018 kg ± 8 % und eine Dichte von etwa 0,8 g/cm³. Dies wies auf eine sehr hohe Porosität und wahrscheinlich einen hohen Gehalt an Wassereis hin. Über die Positionen der Rotationsachsen der Einzelkomponenten und eine mögliche gebundene Rotation konnte noch keine Aussage getroffen werden.F. Marchis, D. Hestroffer, P. Descamps, J. Berthier, A. H. Bouchez, R. D. Campbell, J. C. Y. Chin, M. A. van Dam, S. K. Hartman, E. M. Johansson, R. E. Lafon, D. Le Mignant, I. de Pater, P. J. Stomski, D. M. Summers, F. Vachier, P. L. Wizinovich, M. H. Wong: A low density of 0.8 g cm−3 for the Trojan binary asteroid 617 Patroclus. In: Nature. Band 439, 2006, S. 565–567, doi:10.1038/nature04350 (arXiv-Preprint: PDF; 387 kB). Die etwas kleinere Komponente erhielt später den Namen Menoetius (siehe unten). Eine Untersuchung lieferte ein revidiertes Orbitmodell, das auf zusätzlichen Photometriemessungen während wechselseitiger Ereignisse im ersten Halbjahr 2007 basierte. Es beschrieb eine Umlaufbahn mit einem gegenseitigen Abstand von 654 ± 36 km und einer Umlaufzeit von 102,94 ± 0,11 h, einem Durchmesser der Komponenten von 112 ± 16 und 103 ± 15 km und einer Dichte von 0,9 g/cm³.J. Berthier, F. Marchis, P. Descamps, M. Assafin, S. Bouley, F. Colas, G. Dubos, J. P. Emery, P. De Cat, J. A. Farrell, A. Leroy, T. Pauwels, J. T. Pollock, V. Reddy, P. V. Sada, P. Vingerhoets, F. Vachier, R. Vieira-Martins, M. H. Wong, D. E. Reichart, K. M. Ivarsen, J. A. Crain, A. P. LaCluyze, M. C. Nysewander: An Observing Campaign of the Mutual Events Within (617) Patroclus-Menoetius Binary Trojan System. In: Bulletin of the American Astronomical Society. Band 39, Nr. 35.05, 2007, S. 482, .
Bei spektrografischen Beobachtungen in mittleren Infrarot mit dem Infrared Spectrograph (IRS) an Bord des Spitzer-Weltraumteleskops vom 24. bis 27. Juni 2006 konnten während zwei gegenseitigen Verfinsterungen des Patroklus-Systems zum ersten Mal Änderungen der Oberflächentemperatur eines Asteroiden effektiv in Echtzeit beobachtet werden, wodurch die thermische Trägheit sehr direkt bestimmt werden konnte. Die Messergebnisse deuteten auf eine Oberfläche hin, die mit feinem Regolith bedeckt ist. Des Weiteren konnte das Vorhandensein feinkörniger Silicate auf der Oberfläche festgestellt werden. Eine Auswertung der photometrischen Messungen von 1996 (siehe oben) und weiterer Beobachtungen im Visuellen deutete auf eine annähernd kugelförmige Gestalt beider Komponenten hin. Die Periodizität der Lichtkurve entspricht der Periode der gemeinsamen Umlaufbahn, was auf eine vollständige Synchronisation des Systems hindeutet. Zwei unterschiedliche thermophysikalische Modellierungen lieferten gleichermaßen einen äquivalenten Gesamtdurchmesser von 145 ± 15 km und eine Albedo von 0,05. Für die Durchmesser von (617) Patroclus und Menoetius ergaben sich daraus 106 ± 11 bzw. 98 ± 10 km. Zusammen mit der bekannten Gesamtmasse des Systems ergab sich daraus eine Massendichte von 1,1 ± 0,3 g/cm³, was auf eine von Wassereis dominierte Zusammensetzung hindeutet. Damit stimmen alle bekannten physikalischen Eigenschaften des Asteroiden mit den erwarteten Eigenschaften von eisigen Objekten mit entgaster Oberfläche (wie z. B. erloschene Kometen) überein.
mini|500px|rechts|Künstlerische maßstabsgerechte Darstellung des Patroklus-Menoetius-Systems mit gegenseitigen Bedeckungen und Verfinsterungen. Ein Umlauf dauert real 4,28 Tage, die Erscheinungen bis zu mehreren Stunden Photometrische Messungen des Asteroiden erfolgten wieder vom 10. August bis 15. September 2011 am Kingsgrove Observatory und am Leura Observatory, beide in Australien. Obwohl nach der aufgezeichneten Lichtkurve auch eine Periode im Bereich von 160 h möglich erschien, wurde aufgrund der bereits bekannten Umlaufperiode des binären Systems dennoch ein Wert von 103,5 h angenommen.J. Oey: Period Determination of 617 Patroclus. In: The Minor Planet Bulletin. Bulletin of the Minor Planets Section of the Association of Lunar and Planetary Observers, Band 39, Nr. 3, 2012, S. 106–107, (PDF; 283 kB). Eine Auswertung von Beobachtungen durch das Projekt NEOWISE im nahen Infrarot speziell für Trojaner ergab 2012 vorläufige Werte für den (flächenäquivalenten integralen) Durchmesser und die Albedo im sichtbaren Bereich von 140,4 km bzw. 0,05.T. Grav, A. K. Mainzer, J. M. Bauer, J. R. Masiero, C. R. Nugent: WISE/NEOWISE Observations of the Jovian Trojan Population: Taxonomy. In: The Astrophysical Journal. Band 759, Nr. 1, 2012, S. 1–10, doi:10.1088/0004-637X/759/1/49 (PDF; 985 kB). Abschätzungen von Masse und Dichte für den Asteroiden (617) Patroclus aufgrund von gravitativen Beeinflussungen auf Testkörper führten in einer Untersuchung von 2012 zu einer Masse von etwa 1,36·1018 kg und mit einem angenommenen Durchmesser von etwa 143 km zu einer Dichte von 0,88 g/cm³ bei einer Porosität von 68 %. Die Werte besitzen eine Unsicherheit im Bereich von ±19 %.B. Carry: Density of Asteroids. In: Planetary and Space Science. Band 73, Nr. 1, 2012, S. 98–118, doi:10.1016/j.pss.2012.03.009 (arXiv-Preprint: PDF; 5,41 MB).