Charon (lune)

Charon est le plus grand satellite naturel de Pluton.

Nom


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), mais son adoption officielle par l'Union astronomique internationale ne fut annoncée que le 3 janvier 1986. « Charon » fait aussi référence au prénom de l'épouse de Christy, Charlene.

Avec la découverte de Nix et Hydra en 2005, deux autres petits satellites de Pluton, Charon est également nommé suivant la désignation systématique Pluton I.

Caractéristiques physiques

Masse et dimensions


Des observations d'occultations du couple Pluton/Charon ont permis, en 2005, d'estimer le diamètre de Charon à 1 207,2 ± 2,8 km ; Charon est donc d'une taille comparable à certains grands satellites des géantes gazeuses,
comme Téthys (satellite de Saturne)
ou Umbriel (satellite d'Uranus).

Charon est environ trois fois plus petit que la Lune et moins de deux fois plus petit que Pluton lui-même. En 2007, il s'agissait également de l'un des plus grands 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 kg. Sa masse volumique est de 1,65 ± 0,06 g∙cm-3.


Surface

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.

Structure interne

La densité de Charon indique 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 preuves supportant la première hypothèse furent trouvées en 2007, lorsque des observations réalisées par l'observatoire Gemini suggèrent la présence de cryovolcanisme (un volcan de glace).


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.

Orbite

Le centre de gravité 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 19 570 km.

Origine

Des simulations publiées en 2005 par Robin Canup 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. Cependant, un tel impact aurait produit un Charon plus glacé et un Pluton plus rocheux que ce qui est observé.


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

Historique

Découverte

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. 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


La sonde New Horizons doit visiter le système plutonien en juillet 2015.

Statut

Le barycentre du système Pluton-Charon est situé en dehors des deux corps. Puisqu'aucun des deux objets ne tourne réellement autour de l'autre, et comme ils sont comparables en terme de masse, il a été avancé que Charon ne peut pas être considéré comme un satellite de Pluton, mais que l'ensemble forme une planète naine double.

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 crops 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. Dans la définition finale, Pluton fut reclassifié comme planète naine, mais la définition formelle d'un satellite ne fut pas décidée, laissant le statut de Charon indéterminé.

Les lunes Nix et Hydra orbitent également autour de ce barycentre, mais ne sont pas assez grande pour être sphériques et sont simplement considérées comme des satellites de Pluton (ou du système Pluton-Charon).