Pluton et Charon


Pluton

La planète Pluton fut découverte par Clyde Tombaugh en 1930 à l’observatoire Lowell de Flagstaff en Arizona. Longtemps considérée comme la dernière planète du système solaire, elle fut rétrogradée au rang de planète naine en 2006.

Son orbite est très excentrique et sa distance au Soleil varie donc beaucoup, entre 30 et 49 unités astronomiques. Ainsi, pendant certaines périodes, Pluton est plus proche du Soleil que Neptune, ce qui fut par exemple le cas entre 1979 et 1999. L’orbite est également très inclinée, avec un angle de 17 degrés par rapport au plan de l’écliptique.

Les observations spectroscopiques ont révélé que la surface de Pluton est recouverte de glaces d’azote et de méthane. Une atmosphère très ténue est présente avec une pression 100 000 fois plus faible que la pression terrestre. La température moyenne est de -220 degrés Celsius.

Pluton par New Horizons

Une mosaïque de Pluton par la sonde New Horizons à ​​​​​une distance de 450.000 kilomètres avant son survol. Crédit : NASA/JHUAPL/SwRI

Charon

Du fait de son éloignement, Pluton est très difficile à étudier. Il fallut ainsi attendre 1978 pour que l’astronome James W. Christy de l’observatoire naval des États-Unis découvre que la planète possède un satellite, Charon, à une distance de 19 600 kilomètres.

Grâce à un phénomène très rare, le passage de la Terre dans le plan de l’orbite du système entre 1985 et 1990, les astronomes ont pu observer toute une série d’éclipses mutuelles des deux corps principaux. Ils ont pu en déduire leurs dimensions (affinées depuis par la sonde New Horizons) : 2370 kilomètres de diamètre pour Pluton et 1208 pour Charon. La séparation entre les deux corps ne représente ainsi qu’à peu près huit fois le diamètre de Pluton, un cas de figure très rare.

La période de rotation des deux corps est identique et égale à la période d’orbite mutuelle, un peu plus de 6 jours terrestres. Il s’agit là d’un phénomène exceptionnel : les deux corps se présentent toujours la même face et apparaissent fixes dans le ciel de l’autre, une rotation synchrone engendrée par les forces de marée mutuelles.

Contrairement à Pluton, Charon est dépourvu d’atmosphère et sa surface serait recouverte de glace d’eau. La densité de Charon suggère que le satellite contient une proportion de glace beaucoup plus grande que Pluton, ce qui pourrait s’expliquer si Charon s’est formé lors d’une collision à partir des matériaux du manteau de Pluton.

Dans la mythologie romaine, Pluton était le dieu des Enfers, l’équivalent du dieu grec Hadès. Charon était le passeur des Enfers qui avec sa barque aidait les défunts à traverser le Styx.

Pluton et Charon

La révolution et la rotation synchrone du couple Pluton-Charon observées par les instruments LORRI (images haute résolution en noir et blanc) et Ralph (images en couleurs) de la sonde New Horizons lors de son approche. Les images ont été prises entre les 23 et 29 juin 2015 d’une distance diminuant de 24 millions à 18 millions de kilomètres. Crédit : NASA

Les autres satellites

Il fallut attendre le nouveau millénaire pour que d’autres satellites plus petits soient détectés, tous par le télescope spatial Hubble : Nix et Hydra en juin 2005, Kerberos en juin 2011 et enfin Styx en juin 2012.

Styx est le plus proche des quatre petits satellites, à environ 42.000 kilomètres du couple central. C’est aussi le plus petit, avec un diamètre compris entre 10 et 25 kilomètres. Dans la mythologie grecque, le Styx était le fleuve qui séparait les Enfers du monde des vivants.

Nix se trouve à 49.000 kilomètres du couple et a une forme très allongée, avec 56 kilomètres de longueur et 25 kilomètres de diamètre, ce qui donne au satellite une rotation irrégulière et chaotique. Nix était la déesse de la nuit et la mère de Charon.

Kerberos possède un diamètre compris entre 13 et 34 kilomètres et se trouve sur une orbite à 59.000 kilomètres du couple Pluton-Charon. Le nom Kerberos vient du célèbre Cerbère, le chien à trois têtes qui montait la garde à l’entrée des Enfers.

Enfin, Hydra fut détecté à une distance de 65.000 kilomètres. Comme Nix, Hydra a une formé allongée, de 58 par 34 kilomètres, et une rotation chaotique. Son nom vient de l’hydre de Lerne tuée par Héraclès.

Dans l’ordre de distance croissante au couple Pluton-Charon, les périodes orbitales de ces satellites sont de 20 jours terrestres pour Styx, 25 pour Nix, 32 pour Kerberos et 38 pour Hydra.

Kerberos et Styx

Une vue composite des satellites de Pluton, prise par le télescope spatial en juillet 2012. La luminosité de Pluton et de Charon a été réduite fortement pour faire apparaître les autres satellites. Crédit : JHU/APL/NASA/ESA/STScI

La mission New Horizons

La mission New Horizons a été lancée le 19 janvier 2006 et a survolé Pluton le 14 juillet 2015. La sonde a été l’objet artificiel le plus rapide à avoir quitté la Terre. Son parcours l’a fait croiser l’orbite de la planète Mars en avril 2006, survoler Jupiter en février 2007, dépasser les orbites de Saturne, d’Uranus et de Neptune respectivement en juin 2008, mars 2011 et août 2014.

New Horizons traversa le système à une distance d’environ 10.000 kilomètres de Pluton et de 27.000 kilomètres de Charon. Elle continue maintenant sa mission secondaire vers 2014 MU69, un corps de la ceinture de Kuiper, le réservoir de petits corps qui se trouve au-delà de l’orbite de Neptune et d’où proviennent de nombreuses comètes.

Les objectifs principaux de New Horizons sont d’étudier la morphologie et la composition chimique des différents corps et d’analyser l’atmosphère de Pluton. A cette distance du Soleil, des panneaux solaires seraient inefficaces et la sonde est donc munie d’un générateur électrique nucléaire à base de plutonium. La sonde est très autonome car les communications avec la Terre depuis Pluton prennent environ neuf heures aller-retour et un contrôle à distance serait impossible.


Page mise à jour le 30 août 2017 par Olivier Esslinger