PLUTON (2).

Distance au Soleil

Du fait de l'excentricité prononcée de son orbite, la distance entre Pluton et le Soleil varie entre 29 ua au périhélie et 49 ua à l'aphélie.

Au voisinage de son périhélie, Pluton est plus proche du Soleil que Neptune. Toutefois, le périhélie de Pluton, vue l'inclinaison de son orbite, ne se trouve pas à l'intérieur de l'orbite de Neptune, mais largement au-dessus de l'écliptique. Ce fut le cas entre le 7 février 1979 et le 11 février 1999. Des calculs mathématiques montrent que le phénomène s'est produit pendant seulement 14 ans entre le 11 juillet 1735 et le 15 septembre 1749 et pendant 20 ans entre le 30 avril 1483 et le 23 juillet 1503.
Des études récentes suggèrent que chaque passage de Pluton à l'intérieur de l'orbite de Neptune dure alternativement et approximativement 14 et 20 ans, avec des variations minimes. Ceci est dû à l'excentricité de l'orbite de Neptune : elle se situe dans une portion proche de son aphélie lors des périodes de 20 ans, et à l'opposé de son orbite (donc proche de son périhélie) lors des périodes de 14 ans. Neptune parcours en effet 1 fois 1/2 son orbite à chaque orbite de Pluton, dû à leur résonnance 3:2.

Orbite de Pluton, vue polaire. Cette vue « de dessus » permet de percevoir que l'orbite de Pluton (en rouge) est moins circulaire que celle de Neptune (en bleu) et que Pluton est parfois plus proche du Soleil que Neptune.
La position présentée est celle du 16 avril 2006, le mouvement des deux corps se fait selon le sens antihoraire (prograde).
Le périhélie et l'aphélie sont marqués respectivement par q et Q.

Résonance orbitale

Bien que Pluton soit parfois plus proche du Soleil que Neptune, les orbites des deux objets ne se croisent jamais. Les nœuds de l'orbite de Pluton (les points où l'orbite traverse le plan de l'écliptique) sont situés à l'extérieur de l'orbite de Neptune ; de fait, les points les plus proches des deux orbites sont distants de 6,4 ua soit près d'1 milliard de km.

Pluton orbite le Soleil en résonance orbitale 3:2 par rapport à Neptune, c'est-à-dire que Pluton effectue deux révolutions autour du Soleil pendant que Neptune en réalise trois. Cette résonance est stable : une perturbation de l'orbite de Pluton serait corrigée par l'attraction de Neptune. À cause de ce phénomène, Pluton et Neptune ne sont jamais plus proches que 18,9 ua : Pluton est toujours aussi éloigné de Neptune que, par exemple, de Saturne, et parfois à plus d'1 milliard de km plus près d'Uranus. Quand Neptune dépasse le point où les deux orbites sont les plus proches, la résonance maintient une séparation angulaire supérieure à 50° et Pluton reste près de 30 ua derrière Neptune, soit près de 4,5 milliards de km. Le vrai point de rapprochement se situe de l'autre côté de l'orbite. Neptune « dépasse » toujours Pluton quelque 30 ans après l'aphélie de ce dernier.

D'autres objets transneptuniens possèdent une telle résonance orbitale 3:2 avec Neptune et sont appelés des plutinos, par référence à Pluton.

Ce diagramme indique les positions relatives de Pluton (en rouge) et Neptune (en bleu) à certaines dates. Les tailles de Neptune et Pluton sont représentées comme inversement proportionnelles à leur distance. L'approche minimale a eu lieu en juin 1896 à 18,9 ua , soit plus de 2,8 milliards de km.

Caractéristiques physiques

Rotation

Pluton tourne sur elle-même en 6,387 jours, son axe de rotation étant incliné de 57,5° par rapport à son plan orbital, ce qui est plutôt élevé et inhabituel dans le système solaire (seule Uranus a une inclinaison comparable).

L'action des forces de marée a contraint la période de rotation de Pluton jusqu'à la synchroniser avec la période de révolution de son principal satellite, Charon : les deux périodes étant égales, Charon se trouve donc toujours à la verticale du même point de la surface de Pluton, et Charon paraît donc immobile dans le ciel plutonien.

Masse et dimensions

Le diamètre de Pluton est l'un des paramètres physiques les moins bien connus et les plus difficiles à mesurer, et la source principale d'incertitude sur les autres paramètres dérivés, tels que la masse volumique. Sa très grande distance combinée à sa petite taille font qu'il est impossible de résoudre avec précision le disque de Pluton, et empêche donc les mesures « directes » de ses dimensions, que ce soit avec le télescope spatial Hubble ou avec les instruments terrestres dotés d'optiques adaptatives. Les mesures actuelles se fondant sur les occultations d'étoile par Pluton et les occultations de Pluton par Charon ne concordent pas exactement, et les explications permettant d'expliquer ces différences dépendent des modèles utilisés pour analyser les données, notamment concernant l'atmosphère de la planète naine. La valeur et la marge d'erreur généralement retenue de 2 306 ± 20 kilomètres de diamètre incluent en fait les différences de résultat des différentes méthodes de mesure.

La masse de Pluton, tout comme son diamètre, ont été largement surestimés durant les décennies suivant sa découverte. Les premières estimations, qui tablaient sur une taille comprise entre celles de Mercure et de Mars, ont continuellement été revues à la baisse avec l'amélioration des instruments d'observations. La découverte de Charon en 1978 a permis, par application de la troisième loi de Kepler, de déterminer beaucoup plus précisément la masse totale du couple planétaire. La masse de Pluton est désormais estimée à 1,314×10²² kg, soit 5,6 fois moins que celle de la Lune.

Compte tenu de sa masse et de son diamètre, Pluton est plus petite et moins massive que la Lune et six des satellites naturels de Jupiter, Saturne et Neptune : Ganymède, Titan, Callisto, Io, Europe et Triton.

La taille de Pluton (en bas à droite) comparée avec celles de Ganymède, Titan, Callisto, Io, la Lune, Europe et Triton.

Composition interne

La composition interne de Pluton est pour l'instant inconnue. S'il y a eu différentiation, il pourrait y avoir un noyau rocheux. Sur sa surface, de la glace de méthane (CH₄) a été détectée aux pôles par une observation dans l'infrarouge, en calottes dont la taille varie selon l'éloignement de la planète par rapport au Soleil . Sous la croûte se trouve vraisemblablement un manteau glacé.

Atmosphère

Pluton ne possède pas d'atmosphère significative. Elle est entourée d'une mince enveloppe de gaz qui serait composée d'azote (N₂) à 90 % et de monoxyde de carbone (CO) à 10 %, ainsi que de méthane (CH₄) et qui serait en équilibre thermodynamique avec l'azote solide et les glaces de monoxyde de carbone de la surface quand l'objet approche du Soleil. Lorsque Pluton s'écarte de son périhélie, une partie de son atmosphère gèle et retombe à la surface. Quand elle s'en rapproche, la température de la surface augmente et l'azote se sublime. À la manière de la sueur qui s'évapore sur la peau, cette sublimation refroidit la surface et des recherches ont montré que la température de Pluton est 10 K inférieure à ce qui était attendu.

L'atmosphère de Pluton a été découverte lors d'une occultation stellaire en 1985 et confirmée par une autre occultation en 1988. Lorsqu'un objet dépourvu d'atmosphère passe devant une étoile, cette étoile d'arrière-plan disparaît de manière brutale ; dans le cas de Pluton, la luminosité de l'étoile masquée a graduellement diminué. De l'évolution de cette courbe de luminosité, une mince atmosphère de 0,15 Pa a été déterminée, soit environ 1/700 000^e de celle de la Terre. Cette atmosphère pourrait n'exister que lorsque la planète est à son périhélie et geler lorsqu'elle s'éloigne du Soleil.

En 2002, une autre occultation stellaire par Pluton a été observée par plusieurs équipes dirigées par Bruno Sicardy, Jim Elliot et Jay Pasachoff. De manière surprenante, la pression atmosphérique a été estimée à 0,30 Pa, bien que Pluton soit plus éloignée du Soleil qu'en 1988 et donc plus froide. L'hypothèse privilégiée à l'heure actuelle est que le pôle sud de Pluton serait sorti de l'ombre en 1987 pour la première fois depuis 120 ans et qu'un surplus d'azote aurait alors sublimé une partie de la calotte polaire sud. Cet excès d'azote devrait mettre vraisemblablement des décennies avant de se condenser à l'autre pôle.

Système planétaire

Description

Pluton possède trois satellites naturels, le plus grand étant Charon qui fut identifié dès 1978. Deux satellites plus petits nommés Hydra et Nix (connus jusqu'en juin 2006 par leurs désignations provisoires S/2005 P 1 et S/2005 P 2), ont été découverts en 2005.

La distribution des satellites de Pluton est concentrée au centre du système. Potentiellement, un satellite pourrait orbiter Pluton jusqu'à 53 % du rayon de sa sphère de Hill (soit environ 6,0 millions de km) dans le sens direct et 69 % dans le sens rétrograde, mais le système plutonien est resserré dans les 3 % interne de cette zone. À titre de comparaison, Psamathée orbite Neptune à 40 % du rayon de sa sphère de Hill. Selon les termes des découvreurs de Nix et Hydra, le système plutonien est « hautement compact et largement vide ».

Pluton et ses trois satellites connus. Pluton et Charon sont les deux objets brillants au centre de l'image ; Nix et Hydra sont situées sur leur droite et vers le bas.

Charon

Charon fut découvert en 1978. Comparativement à Pluton, Charon est un très gros satellite (son diamètre est la moitié de celui de Pluton), et le barycentre des deux corps se trouve au-delà de la surface de Pluton (à un peu plus de deux rayons plutoniens). Il s'agit du plus grand système de ce genre dans le système solaire (certains astéroïdes binaires possèdent également ce trait, comme (617) Patrocle ; le barycentre du Soleil et de Jupiter est également situé à l'extérieur du premier) et il y est parfois fait référence comme un système binaire d'astéroïdes.

Pluton et Charon sont également tous les deux en rotation synchrone : Charon présente toujours la même face à Pluton et Pluton la même face à Charon, un fait inhabituel dans le système solaire pour deux objets de cette taille (là encore, certains astéroïdes binaires possèdent cette propriété).

La découverte de Charon a permis de préciser la masse totale du système double et de déterminer que celle-ci était inférieure aux estimations précédentes. En fait, elle a amené les astronomes à revoir totalement leur estimation de la taille de Pluton. À l'origine, on pensait que Pluton était plus grande que Mercure (on lui donnait environ 6 800 km de diamètre) et plus petite que Mars, mais les calculs étaient fondés sur le fait qu'un seul objet était observé (on ne distinguait pas Charon de Pluton). Une fois le système double découvert, l'estimation de la taille de Pluton a été revue à la baisse. Il est possible aujourd'hui, avec des instruments modernes, de distinguer le disque de Pluton et ainsi déterminer sa taille directement.

En conséquence, l'albédo de Pluton a dû aussi être recalculé et revu à la hausse : la planète étant bien plus petite que les premières estimations, sa capacité à réfléchir la lumière devait être plus importante que ce que l'on pensait. Les estimations actuelles lui donnent une valeur légèrement inférieure à celle de Vénus, qui est déjà assez élevée. Charon, à la différence de Pluton, n'a pas retenu de méthane et apparaît beaucoup plus sombre.

Certains chercheurs ont suggéré que Pluton et Charon sont des satellites de Neptune qui auraient été éjectés de son orbite ; l'orbite rétrograde de Triton laisse penser que celui-ci était à l'origine un objet de la ceinture de Kuiper sur une orbite solaire qui fut capturé par Neptune. Triton semble en outre partager certaines caractéristiques atmosphériques et géologiques avec Pluton. Même si ces deux points ont été évoqués pour soutenir une origine neptunienne de Pluton, le consensus actuel est que cette dernière n'a jamais fait partie des satellites de Neptune.

Schéma de Pluton et ses satellites (en haut) comparés avec les plus grands plutinos : Orcus et Ixion .

Hydra et Nix

Pluton possède deux autres satellites, qui furent photographiés le 15 mai 2005 lors d'une campagne d'observation du télescope spatial Hubble, temporairement nommés S/2005 P 1 et S/2005 P 2 puis baptisés Hydra et Nix. Ils ont été repérés par une équipe du Southwest Research Institute sur des clichés pris pour préparer la nouvelle mission d'exploration lointaine du système solaire, New Horizons. Leur existence fut confirmée par l'examen de photographies prises par le télescope spatial Hubble et datant du 14 juin 2002.

D'après les premières observations, le demi-grand axe de l'orbite de Nix mesure 49 000 km et celui de l'orbite d'Hydra 65 000 km. Les deux satellites semblent orbiter dans le sens prograde dans le même plan que Charon et sont deux et trois fois plus éloignés que celui-ci, avec une résonance orbitale proche de (mais pas égale à) 4:1 et 6:1.

Les observations se poursuivent pour déterminer les caractéristiques des deux astres. Hydra est parfois plus brillant que Nix, soit parce qu'il est plus grand, soit parce que la luminosité de sa surface varie suivant les zones. Le spectre des satellites est similaire à celui de Charon, ce qui suggère un albédo similaire d'environ 0,35 ; dans ce cas, le diamètre de Nix est estimé à 46 km et celui d'Hydra à 61 km. Une limite supérieure peut être déterminée en supposant un albédo de 0,04 similaire aux objets les plus sombres de la ceinture de Kuiper : 137 ± 11 km pour Nix et 167 ± 10 km pour Hydra. Dans ce cas, la masse des satellites serait 0,3 % de celle de Charon (0,03 % de la masse de Pluton).

Autres satellites possibles

Les observations effectuées par le télescope spatial Hubble ont placé des limites quant à l'existence de satellites additionnels dans le système plutonien. Avec une probabilité de 90 %, aucune lune de plus de 12 km et d'un albédo similaire à celui de Charon (soit 0,38) n'existe dans une zone de 5" autour de Pluton. Pour un albédo plus sombre de 0,041, cette limite est portée à 37 km. Avec une probabilité de 50 %, cette limite descend à 8 km.

Anneaux éventuels

Dans un article publié dans la revue Nature, une équipe de scientifiques américains conduite par S. Stern (du Southwest Research Institute) a annoncé que Nix et Hydra se sont très probablement formées lors du même impact géant qui a donné naissance à Charon.

L'équipe a émis l'hypothèse que d'autres grands objets binaires de la ceinture de Kuiper pourraient également abriter de petites lunes et que celles qui gravitent autour de Pluton pourraient générer des anneaux de débris autour de la planète naine.

À l'heure actuelle, les données provenant de la caméra de prospection avancée du télescope spatial Hubble suggèrent qu'aucun anneau n'existe. Dans le cas contraire, il s'agit d'un anneau ténu comme ceux de Jupiter ou de moins de 1 000 km de large.

lien source


lien source


lien source

Source Wikipédia

source historique & auteurs


Cette création est mise à disposition sous un contrat Creative Commons.

• Portail de l’astronomie

.

Comments

[corsi]

je dirais qu''il est pluton bon ton article