Charon (lune)

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Charon
(134340) Pluton I
Image illustrative de l'article Charon (lune)
Carte de Charon générée par ordinateur à partir d'images de Hubble, parmi les plus hautes résolutions possibles avec la technologie actuelle. Il s'agit principalement de l'hémisphère faisant en permanence face à Pluton. Autres photos de toute la surface ici.
Type Objet massif de la ceinture de Kuiper, plutino, satellite naturel de Pluton
Caractéristiques orbitales
(Époque 2452600.5)
Demi-grand axe 17 181 ± 4 km[note 1]
Excentricité 0,000 00 ± 0,000 07[1]
Période de révolution 6,387 230 4 ± 0,000 001 1 d[1]
(6 d 9 h 17 m (36.7 ± 0.1) s)
Inclinaison 0°
(par rapport à l'équateur de Pluton)
Caractéristiques physiques
Dimensions ?
Masse (1,52 ± 0,06)×1021 kg[1]
Masse volumique moyenne (1,65 ± 0,06) x103 kg/m³[1]
Gravité à la surface 0,278 m/s2
Période de rotation 6,387 230 4 d
(Synchrone)
Albédo moyen 0,36 à 0,39
Température de surface ~ 40 K
Caractéristiques de l'atmosphère
Pression atmosphérique Aucune
Découverte
Découvert par James W. Christy
Découverte 13 avril 1978
Désignation(s) provisoire(s) S/1978 P 1

Charon, officiellement (134340) Pluton I Charon (désignation internationale (134340) Pluto I Charon), est le plus grand satellite naturel de Pluton et un objet massif de la ceinture de Kuiper.

Pluton et Charon tournent autour d'un point commun extérieur aux deux objets.

Nom[modifier | modifier le code]

Charon porte le nom d'un personnage de la mythologie grecque, Charon, le « passeur des Enfers ». Charon se tient aux portes du royaume d'Hadès, dieu grec des Enfers qui fut identifié dans la mythologie romaine à Pluton.

Lors de sa découverte par James W. Christy de l'Observatoire naval des États-Unis le 22 juin 1978 en examinant des images fortement agrandies de Pluton sur des plaques photographiques prises deux ou trois mois auparavant, Charon fut temporairement désigné S/1978 P 1, selon la convention de nommage qui venait récemment d'être instituée. Christy choisit immédiatement le nom « Charon » (il apparaît dès mars 1978 dans une publication d'Ernst Öpik[2]), mais son adoption officielle par l'Union astronomique internationale ne fut annoncée que le 3 janvier 1986[3]. « Charon » fait aussi référence au prénom de l'épouse de Christy, Charlene[réf. nécessaire].

Charon est également nommé suivant la désignation systématique Pluton I. Son nom complet officiel est donc (134340) Pluton I Charon[4].

Récapitulatif des noms officiels[modifier | modifier le code]

  • 22/06/1978 - 07/07/1978 : découverte, pas encore de nom officiel attribué ;
  • 07/07/1978 - 03/01/1986 : S/1978 P 1 par l'IAUC 3241[5] ;
  • 03/01/1986 - 13/09/2006 : Pluton I Charon (désignation internationale Pluto I Charon) par l'IAUC 4157[3] ;
  • depuis le 13/09/2006 : (134340) Pluton I Charon (désignation internationale (134340) Pluto I Charon) par l'IAUC 8747[6].

Caractéristiques physiques[modifier | modifier le code]

Masse et dimensions[modifier | modifier le code]

Des observations d'occultations du couple Pluton - Charon ont permis, en 2005, d'estimer le diamètre de Charon à (1 207,2 ± 2,8) kilomètres ; Charon est donc d'une taille comparable à certains satellites des géantes gazeuses, comme Téthys (satellite de Saturne) ou Umbriel (satellite d'Uranus). Le diamètre de Charon est environ le tiers de celui de la Lune et fait un peu de plus de la moitié de celui de Pluton lui-même. En 2007, il s'agissait également de l'un des plus gros objets transneptuniens connus, après Éris, Pluton, Orcus, Quaoar et probablement Sedna.

La découverte de Charon a permis de calculer la masse du système plutonien et les occultations mutuelles des deux corps ont révélé leur taille. La découverte des lunes extérieures de Pluton en 2005 a permis de déterminer les masses respectives de Pluton et Charon : la masse de Charon vaut approximativement 11,65 % de celle de Pluton. En conséquence, la masse de Charon atteint (1,52 ± 0,06)×1021 kilogrammes[1], soit un quatre-millième de celle de la Terre. Sa masse volumique est de (1,65 ± 0,06) gramme par centimètre cube[1].

Surface[modifier | modifier le code]

Charon Discovery.jpg

À la différence de Pluton, qui est recouvert de glaces de méthane et d'azote, la surface de Charon semble être principalement constituée de glace d'eau moins volatile et ne posséder aucune atmosphère. En 2007, des observations de l'observatoire Gemini semblent avoir mis en évidence des zones d'hydrates d'ammoniac et de cristaux d'eau à la surface de Charon, suggérant des geysers froids[7].

Structure interne[modifier | modifier le code]

La densité de Charon montre qu'il s'agit principalement d'un corps glacé et qu'il contient moins de roches en proportion de son volume que Pluton (55 ± 5 % de roches et 45 % de glace, contre 70 % de roches pour Pluton), ce qui est cohérent avec l'hypothèse d'une création à la suite d'un impact géant dans le manteau glacé de Pluton. Il existe deux théories différentes sur la composition interne de Charon : soit un corps différencié comme Pluton, possédant un noyau rocheux et un manteau glacé, soit un corps possédant une composition uniforme. Des indices en faveur de la première hypothèse furent trouvés en 2007, lorsque des observations réalisées par l'observatoire Gemini suggérèrent la présence de cryovolcanisme. La présence de glace cristalline à la surface de Charon indique qu'elle y a été récemment déposée, car le rayonnement solaire aurait dégradé une glace plus ancienne en un état amorphe après plus de 30 000 ans[7].

Orbite[modifier | modifier le code]

Le centre de masse du couple Pluton - Charon n'est pas situé à l'intérieur de Pluton, mais à l'extérieur de sa surface, conférant à l'ensemble un caractère de système double, voire de planète double. Cette caractéristique n'est pas commune dans le Système solaire ; parmi les autres couples possédant cette propriété, on peut noter l'astéroïde double Antiope ainsi que le couple Soleil - Jupiter.

Charon et Pluton tournent l'un autour de l'autre en 6,387 jours. Les deux objets sont en rotation synchrone et présentent toujours la même face tournée vers l'autre. La distance moyenne entre les deux est de 19 130 km.

Origine[modifier | modifier le code]

formation de Charon.

Des simulations publiées en 2005 par Robin Canup (en) suggèrent que Charon se serait formé lors d'un impact géant il y a environ 4,5 milliards d'années. Dans le modèle utilisé, un grand objet de la ceinture de Kuiper aurait percuté Pluton à grande vitesse, se détruisant sous l'impact, éjectant la majeure partie du manteau externe de Pluton et formant Charon à partir des débris[8]. Cependant, un tel impact aurait produit un Charon plus glacé et un Pluton plus rocheux que ce qui est observé[réf. nécessaire].

On pense que Pluton et Charon sont deux corps qui sont rentrés en collision avant de se placer en orbite l'un de l'autre. La collision aurait été suffisamment violente pour évaporer les glaces volatiles comme le méthane, mais pas assez pour briser les objets[réf. nécessaire].

Historique[modifier | modifier le code]

Découverte[modifier | modifier le code]

Charon fut découvert le 22 juin 1978 lorsque James W. Christy réalisa que l'image de Pluton apparaissant sur des plaques photographiques prises dans les deux mois précédents semblait présenter une protubérance tantôt d'un côté, tantôt de l'autre[9],[10]. La protubérance fut confirmée sur d'autres plaques, dont la plus ancienne remontait au 29 avril 1965. Des observations ultérieures de la protubérance montrèrent qu'elle était causée par un petit corps. La périodicité de la protubérance correspondait à la période de rotation de Pluton, laquelle était connue à partir de sa courbe de luminosité, indiquant une orbite synchrone et suggérant qu'il s'agissait d'un effet réel et pas un artefact d'observation.

Par un hasard heureux, la Terre était sur le point de passer à travers du plan orbital de Charon, aussi fut-il alors possible d'observer plusieurs occultations mutuelles de Pluton et Charon entre 1985 et 1990. Ce phénomène ne se produit que deux fois pendant une révolution de Pluton autour du Soleil, qui dure 248 ans. En déterminant quelle portion de l'objet serait couverte à quel moment et en observant la courbe de luminosité, les astronomes furent capables de construire une carte grossière des surfaces lumineuses et sombres des deux objets.

Des images de Pluton et de Charon résolus comme deux disques séparés furent prises pour la première fois par le télescope spatial Hubble dans les années 1990. Plus tard, le développement de l'optique adaptative rendit possible cette observation depuis les télescopes terrestres.

Exploration[modifier | modifier le code]

Article détaillé : New Horizons.

Jusqu'à présent, aucune sonde n'a visité le système plutonien et donc a fortiori Charon. La sonde New Horizons, lancée en 2006, doit visiter le système plutonien en 2015 et survoler Charon à moins de 27 000 kilomètres le 14 juillet.

Statut[modifier | modifier le code]

Pluton (en anglais Pluto) et trois de ses lunes photographiés par le télescope spatial Hubble.

Le barycentre du système Pluton-Charon est situé en dehors des deux corps. Or, la résolution du problème à deux corps indique que deux corps célestes isolés orbitent autour du barycentre du système. Si un corps est largement plus massif que l'autre, le barycentre est situé dans les profondeurs du premier et on peut simplement dire en première approximation que le plus petit orbite autour du plus massif. C'est le cas de la grande majorité des satellites planétaires, y compris de la Lune autour de la Terre (la Lune est le satellite le plus massif en comparaison de sa planète). Mais pour Pluton-Charon, la situation est moins tranchée. Dans les deux cas, la majorité des systèmes orbitent autour du Soleil, largement plus massif (sauf dans le cas Soleil-Jupiter, dont le barycentre est extérieur au Soleil).

En 2006, lors de la tentative de définition précise du terme « planète » par l'Union astronomique internationale, il fut proposé qu'une planète soit définie comme un corps orbitant autour du Soleil et suffisamment grand pour être de forme globalement sphérique. Selon cette proposition, Charon aurait été considéré comme une planète, puisqu'un satellite aurait été explicitement défini comme tournant autour d'un barycentre situé à l'intérieur du corps principal. La définition finalement adoptée exige qu'une planète ait éliminé tout objet de taille comparable sur son orbite. Un objet répondant aux précédents critères mais pas au dernier est qualifié de planète naine et Pluton a donc reçu ce classement. Charon n'a pas été explicitement classée et reste donc, pour le moment, officiellement considéré comme satellite de Pluton.

Vue la définition d'une planète naine, Charon pourrait prétendre à ce statut. Dans le Ciel & Espace d'octobre 2008, une interview de l'astronome Keith Noll traita du statut de Charon. Selon le scientifique, Charon possède toutes les qualités requises pour être une planète naine.

Mais il existe d'autres positions. La première est de considérer que Charon est une lune de planète naine, qui par la définition actuelle ne peut être lui-même une planète naine. La seconde serait de reclasser les deux objets réunis comme une « planète naine double »[11](officiellement "système binaire de planètes naines").

Son statut fait débat mais une décision devrait être prise dans un avenir plus ou moins proche pour trancher la question.

Les autres objets du système plutonien orbitent également autour de ce barycentre ; étant donnée leur faible masse ils sont simplement considérées comme des satellites de Pluton ou, selon la discussion précédente, du couple Pluton-Charon[12]. Depuis juillet 2012, quatre lunes en sus de Charon sont connues autour de Pluton : Styx, Nix, Kerbéros et Hydra. Si d'autres objets ont échappé aux observations (objets qui pourraient pour partie être découverts par New Horizons), ils doivent avoir une taille très inférieure à celle de Charon pour ne pas avoir déjà été détectés.

Fiction[modifier | modifier le code]

Dans l'univers de science-fiction de Mass Effect, Charon n'est pas d'origine naturelle mais constitue en fait un « relais cosmodésique », technologie d'une civilisation disparue permettant de se déplacer instantanément en différents points de la Voie lactée[13].

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. 17 181 ± 4 kilomètres par rapport au barycentre du système plutonien ; 19 571 ± 4 kilomètres en moyenne entre Pluton et Charon.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e et f (en) Buie, Marc W.; Grundy, William M.; Young, Eliot F.; Young, Leslie A.; Stern, S. Alan, « Orbits and Photometry of Pluto's Satellites: Charon, S/2005 P1, and S/2005 P2 », The Astronomical Journal, vol. 132, no 1,‎ 07/2006, p. 290-298 (DOI 10.1086/504422, résumé)
  2. (en) Öpik, E., « Charon, the Remarkable Satellite of Pluto », Irish Astronomical Journal, vol. 13,‎ 03/1978, p. 198 (résumé)
  3. a et b « IAUC 4157: CH Cyg; R Aqr; Sats OF SATURN AND PLUTO », Union astronomique internationale,‎ 03/01/1986 (consulté le 12 octobre 2012)
  4. Nom complet officiel depuis le déclassement de Pluton du statut de planète à celui de planète naine en 2006 et la conséquente attribution d'un numéro de planète mineure à Pluton. Avant cette date, son nom officiel était simplement Pluton I Charon (Pluto I Charon).
  5. IAUC 3241.
  6. IAUC 8747.
  7. a et b « Charon: An ice machine in the ultimate deep freeze », Observatoire Gemini,‎ 17/07/2007 (consulté le 15 novembre 2007)
  8. (en) Canup, Robin M., « A Giant Impact Origin of Pluto-Charon », Science, vol. 307, no 5709,‎ 01/2005, p. 546-550 (DOI 10.1126/science.1106818, résumé)
  9. (en) Christy, James W. ; Harrington, Robert S., « The satellite of Pluto », The Astronomical Journal, vol. 83,‎ 08/1978, p. 1005-1008 (résumé, lire en ligne)
  10. « IAUC 3241: 1978 P 1; 1978 (532) 1; 1977n », Union astronomique internationale,‎ 07/07/1978 (consulté le 15 novembre 2007)
  11. Pluto relegated to dwarf status - physicsworld.com
  12. Stern, Alan, « Background Information Regarding Our Two Newly Discovered Satellites of Pluto », Planetary Science Directorate (Boulder Office),‎ 15 mai 2005 (consulté le 15 novembre 2007)
  13. http://masseffect.wikia.com/wiki/Charon_Relay