Pluton, planète naine
Durant 76 ans, Pluton aura été la neuvième planète de notre système solaire, la seule découverte par un américain. Autant dire qu'il était difficile de revenir sur son statut ! Et pourtant, à la suite de nombreuses découvertes de corps massifs orbitant au-delà de Neptune, il a fallu s'y résoudre : Soit Pluton était déclassée, soit il fallait porter le nombre de planètes à plusieurs dizaines dans notre système solaire ... C'est ainsi qu'en Août 2006, l'Union Astronomique Internationale a voté la création d'une nouvelle classe d'astres : les planètes naines. Pluton en est la figure de proue.
Introduction : Pluton n'est plus une planète
Pluton est l'ex neuvième et dernière planète du système solaire.
L'assemblée générale de l'Union Astronomique Internationale (UAI) a voté le jeudi 24 Août 2006 à Prague (République Tchèque) la destitution pour Pluton de son statut de planète, ramenant à huit le nombre de planètes dans notre Système Solaire. Un nouvel « organigramme », que l’on pourrait décrire comme hiérarchique, a été institué. Pluton fait donc désormais partie de la caste des "planètes naines", ordre bâtard situé à mi-chemin entre les planètes et les astéroïdes ...
Découverte de Pluton
Pluton a été découverte par un astronome américain amateur, Clyde William Tombaugh, le 18 février 1930. Elle est la dernière planète à avoir été découverte, hormis « Sedna », l’ex hypothétique dixième planète … La découverte de Pluton semble avoir été fortuite, en effet les calculs de Percival Lowell basés sur les mouvements d’Uranus et Neptune (qui étaient d’ailleurs faux !) prédisaient la présence, dès 1915, d’une planète encore au-delà. Elle fut même photographiée deux fois en 1919 sans qu’on l’ai remarquée !! C’est donc Tombaugh, de l’observatoire de Lowell (Arizona) qui entreprit une étude minutieuse du ciel, et qui le conduisit à découvrir Pluton.
Pourtant, après étude de la masse de Pluton, il fut rapidement démontré qu’elle était trop petite pour expliquer les divergences dans les orbites de Neptune et Uranus, on a même pensé que Pluton était un ancien satellite de Neptune et qui se serait arraché de l’attraction en frôlant Triton, ce qui a été démenti en 1978 après la découverte de Charon (le satellite de Pluton). On se mit donc à chercher la planète X, mais elle n’a pour l’instant pas été officiellement trouvée et ne le sera probablement jamais ...
Caractéristiques orbitales
Pluton est la plus lointaine planète du système solaire, orbitant en moyenne à 5.913 milliards de kilomètres, mais c’est un chiffre peu représentatif car son orbite est, contrairement à toutes les autres planètes, très elliptique : son périhélie est à 4.425 milliards km et son aphélie à 7.4 milliards km, entre 30 et 49 UA. De ce fait la petite planète fait sa révolution autour du Soleil en 247 ans et 249 jours, à la vitesse de 4.74km/s. Sa rotation sidérale est de 6 jours, 9 heures et 18 minutes. Ces variations orbitales font qu’elle n’est pas toujours la plus lointaine planète … ainsi entre 1979 et 1999, Neptune est passée derrière l’orbite de Pluton et est restée pendant ces vingt années la planète la plus éloignée du Soleil ! Depuis, Pluton est redevenu la planète la plus éloignée pour 228 années …
Lors de sa révolution, Pluton croise Neptune 2 fois au cours de son chemin, cependant grâce l’inclinaison sur l’écliptique de son plan orbital (différence de 17° avec Neptune) et à la résonance orbitale (quand Neptune fait trois révolutions, Pluton en fait deux), il a été calculé que les deux planètes n’entrerons jamais en collision. L’orbite de Pluton a une autre caractéristique singulière, son inclinaison par rapport au plan de l’écliptique : 17.1°. La planète est aussi inclinée d’environ 120° sur son axe, un peu comme Uranus, elle semble rouler sur son orbite.
Un astre difficile à étudier
Du fait de son éloignement, Pluton est très difficile à étudier, elle a d’ailleurs été la seule planète (avant son déclassement) à n’avoir jamais été survolée par une sonde. Une mission de survol New Horizons est en cours depuis 2006 pour une arrivée prévue en 2018 (il faut compter 12 ans avec les techniques actuelles pour se rendre sur cette planète), en espérant qu’elle arrive au moment où l’atmosphère est présente, lorsque la planète est proche du Soleil … Pour l’instant, elle n’a donc pu être observée qu’à partir de la Terre, puisque seul Hubble arrive à nous transmettre quelques images, qui ne sont même pas suffisamment nettes pour en apprécier correctement la surface.
Ce que l'on sait ...
Surface et atmosphère
Il ressort néanmoins (grâce à des observations spectroscopiques effectuées en 1976, surtout dans l’infrarouge) que la surface est recouverte de méthane gelé et d’azote. Malgré sa petitesse (diamètre de 2274km : elle est plus petite que sept des satellites du système solaire, notamment la Lune), on a découvert que Pluton possédait une atmosphère, grâce à l’observation d’une occultation d’étoile en 1988. Cette atmosphère composée de méthane, d’argon, d’azote, de nitrogène et de monoxyde de carbone est très ténue (elle s’étend jusqu’à 1 000km), la pression étant 100 000 fois plus faible que la pression atmosphérique terrestre. En fait l’atmosphère se forme et s’épaissit essentiellement lorsqu’elle s’approche du Soleil, sous forme de vapeurs. Du fait de son éloignement et de sa faible atmosphère, la température moyenne en surface est de l’ordre de -220°c (entre -240°c et -215°c). A son aphélie, l’atmosphère retombe et se transforme de nouveau en glace. La couche de glace correspondrait à 40% de la masse plutonienne, le reste serait le noyau rocheux, la densité de la planète est égale à deux fois celle de l’eau (approximativement la même que celle de Triton). La surface, de couleur jaunâtre, est très contrastée, on distingue grâce à Hubble des zones claires et d’autres sombres. Les zones claires semblent essentiellement constituées d’azote glacé ainsi que de méthane solide et de monoxyde de carbone. La composition des zones sombres est encore inconnue.
Taille et masse
L’estimation de la masse de Pluton a été très difficile, et ponctuée de rectifications. Au début, on estimait sa masse à 10 masses terrestres, puis chaque mesure revoyait les résultats à la baisse, jusqu’à ce qu’on trouve Charon, le satellite, en 1978. On pu alors calculer avec plus de précision que jamais la masse de Pluton : 1.29e22kg (vitesse de libération : 1.22km/s), soit 0.002% de celle de la Terre !! Pluton est très petite, 2 274km de diamètre : elle est plus petite que sept satellites du système solaire : la Lune, Io, Europe, Ganymède, Callisto, Titan et Triton. Elle est par contre plus grande que Cérès ; le plus gros astéroïde connu, mais 2 fois plus petite que Mercure, la plus petite planète après Pluton.
Plus une planète ... mais une planète naine !
Compte tenu de sa faible masse pour une planète, ainsi que d’autres caractéristiques, un débat est né et sans cesse alimenté (notamment lors de la découverte de la ceinture de Kuiper en 1992), à savoir si Pluton est réellement une planète ou non. Doit-on la classer parmi les planètes ? les astéroïdes ? les satellites ? En 1999, la commission du Minor Planet Center décida de la maintenir dans sa position de planète, mais le sujet ne resta pas clos pour autant …
En effet, 7 ans plus tard, une assemblée générale exceptionnelle de l'Union Astronomique Internationale statua sur ce problème de plus en plus pressant (d'autres objets trans-neptuniens avaient été découverts entre-temps), et un vote à main levé eu raison du statut de planète du pauvre astre désormais déchu. Une nouvelle famille d'objets céleste fut alors créer pour regrouper tous ces corps mi-planètes mi-astéroïdes : les planètes naines, parmi lesquelles se trouve la famille des plutoïdes dont Pluton est la figure de proue. Il aura donc fallu des décennies pour que le système solaire puisse enfin être organisé en rapport avec sa réalité physique, Il faut dire que le problème n'était pas mince, car il est vrai que, même si sa taille et sa masse portent à confusion et si son orbite atypique n'appuyait pas en faveur d'un statut planétaire, en revanche le fait que Pluton possède un satellite et qu’elle abrite une atmosphère étaient des arguments de poids pour en faire une planète digne de ce nom.
D'où vient Pluton ?
Nous avons dit que Pluton se rapprochait de Triton de par sa densité. La ressemblance entre les deux astres fertilisa l’imagination des chercheurs pour élaborer une théorie sur l’origine de cette neuvième planète. Une théorie selon laquelle Pluton aurait pu faire partie des satellites de Neptune, jusqu’à ce qu’elle s’échappe de son champ gravitationnel. Cette théorie n’est plus réellement d’actualité du fait de la découverte de Charon. On peut également penser que Pluton viendrait de la ceinture de Kuiper. Des objets tels que Varuna, Ixion et Quaoar sont les plus gros corps de cette ceinture, d’un certain point de vue Pluton pourrait plus se rapprocher d’eux que d’une planète.
Même si on partait du principe que Pluton serait un objet de la ceinture de Kuiper, on ne peut ignorer que Pluton et Triton sont sûrement liés historiquement. En effet ce lien est suggéré par leurs orbites inhabituelles et leurs propriétés générales. Il semble aujourd’hui assez improbable que Pluton soit un ancien satellite de Neptune, il existe aujourd’hui une théorie plus répandue : Triton et Pluton se seraient autrefois déplacé sur des orbites indépendantes autour du Soleil … Triton se serait alors fait capturer par l’attraction neptunienne. Il est possible que Pluton, Charon et Triton soient les vestiges d’un seul et même corps plus gros, qui serait entré en collision avec un autre corps céleste, et dont les éléments se seraient éjectés dans l’espace, vers le nuage de Oort. La question reste ouverte …
Charon, le compagnon de Pluton
En quelques chiffres ...
Nous avons donc vu que Pluton possédait un satellite nommé Charon. Charon fut découvert par l’astronome américain Jim Christy le 22 juin 1978. Il est situé à 19 640km de la planète, mesure 1 200km de diamètre (la moitié de celui de Pluton) et à une masse de 1.90e21kg (vitesse de libération : 0.6km/s, ce qui est très faible : seulement deux fois la vitesse du son sur Terre). La composition de la surface de Charon semble différente de celle de Pluton. Elle n’est pas recouverte de méthane mais d’une couche d’eau glacée.
Pas une orbite, mais une danse ...
De la même manière que la Lune nous présente toujours la même face, Charon et Pluton se montrent également toujours le même visage. On dit que l’orbite de Charon est gravitationnellement barrée sur celle de Pluton, c’est une orbite géostationnaire car leur rotation sidérale est égale. En fait, Charon ne tourne pas autour de Pluton, mais les deux astres tournent tous les deux autour d’un centre gravitationnel invisible qui se situe entre eux, ce point étant appelé le barycentre.
Un couple, comme la Terre et la Lune
Du fait que Charon soit le plus gros satellite du système solaire à comparaison de la taille de sa planète, certains tendent à considérer le système Pluton-Charon comme un système planétaire double. La synchronisation de leurs orbites est un phénomène exceptionnel, puisqu’ils se présentent toujours le même hémisphère, et ils apparaissent réciproquement fixes dans le ciel de l’autre.
Entre 1985 et 1990, la Terre est passée dans le plan de l’orbite du couple (phénomène très rare), les astronomes ont du pu observer toute une série d’éclipses mutuelles des deux astres. C’est ainsi qu’ils ont pu établir avec fiabilité leurs dimensions, ils ont également pu mesurer la distance qui les sépare, qui correspond à huit fois le diamètre de Pluton, ce qui est infime ! Ils sont quasiment collés l’un à l’autre …
Nix et Hydra, les satellites
En 2005, le Télescope Spatial Hubble nous dévoila l'existence de deux compagnons appartenant au systeme Pluton-Charon, si petits qu'ils sont 5 000 fois plus faibles à détecter que Pluton. Ils ont été baptisés Nix et Hydra et ont une magnitude de 23.5, contre 14 pour Pluton.
La taille estimée pour Nix et Hydra est inférieur à 100 kilomètres, c'est donc un exploit pour l'homme d'avoir détecté un objet si petit à cette incroyable distance !
La sonde News Horizon, lancée en Janvier 2006 par la NASA pour étudier le systeme de Pluton en 2015, devrait nous en apprendre plus sur ces petits corps glacés.
Notre sélection de vidéos sur l'astronomie :
Adieu Pluton ! partie 1_3
Adieu Pluton ! partie2_3
Adieu Pluton ! partie 3_3
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