Pluton,
le dieu des Enfers
Introduction
(I)
Malgré
la découverte de Neptune, au début du XXeme
siècle les astronomes Percival Lowell
et William Pickering notèrent que de petites perturbations restaient inexpliquées
dans le mouvement d'Uranus, perturbations qui déviaient également Neptune.
Sans se concerter, tous deux suggérèrent l'existence d'une autre planète,
au-delà de Neptune. Lowell prédit que la "planète X" comme ils la dénommèrent
devait avoir un diamètre d’environ 1” et devait être sept fois plus
massive que la Terre. Une nouvelle fois, à partir de 1915 les astronomes calculèrent
la position de cette nouvelle planète et se mirent à sa recherche. Toutefois,
malgré l'utilisation de la photographie à longues poses, cet astre était
tellement discret qu'il demeura invisible des années durant.
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Pluton et l'un de ses 3 satellites,
Charon. Les deux hémisphères sont respectivement centrées sur 150°
(gauche) et 300° (droite) de longitude Est. Les variations de contraste
sont vraisemblablement des détails topographiques, des bassins ou des
cratères d'impacts récents couverts de glace. Selon les dernières
mesures, Pluton serait entouré d'une ceinture équatoriale sombre et
disposerait de deux grandes calottes polaires. Les images de Pluton ont été réalisées par
le HST en lumière bleue en juin et juillet 1994. La planisphère a ensuite été
"sphérisée" par l'auteur et colorisée. L'image de Charon a été construite
à partir de mesures photométriques effectuées à l'Observatoire Lowell
par Marc Buie et fut également colorisée. Documents HST. |
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C'est
alors qu'au début de 1929, un jeune astronome amateur âgé d'à peine 23 ans
du nom de Clyde W.Tombaugh fut engagé comme observateur à l'observatoire
Lowell de Flagstaff. Sa tâche consistait à rechercher la "planète
Lowell" avec une chambre photographique installée sur un télescope de 32
cm d'ouverture (aujourd'hui dénommé Télescope Pluton).
Les astronomes ayant
été déçus par plus de 15 années de vaines recherches, Slipher lui avait dit
qu'il devrait dépouiller lui-même les photographies. Equipé d'un microscope
comparateur, en l'espace de quelques mois Tombaugh accumula plus de 100 plaques
photographiques, quelque chose comme 40 millions d'étoiles à analyser au total !
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Le 18
février 1930 Tombaugh était en train d'analyser deux plaques
photographiques de la région d Geminorum quand soudainement il observa dans son
comparateur une faible étoile clignoter au rythme du déplacement de
l'obturateur. Il venait de découvrir la "planète X" ! Après
analyses tout concordait : la distance plus
grande que celle de Neptune et son
mouvement rétrograde par rapport à la Terre. Prudent, Tombaugh refit une série
de clichés le lendemain soir. Il avisa Slipher de sa découverte qui voulu immédiatement
observer la planète à travers la lunette Clarck de 61 cm d'ouverture.
Bientôt
on se rendit compte que la "planète X" était un petit objet de 15eme
magnitude. Slipher et son collègue Carl Lampland croyaient qu'il s'agissait du
satellite d'une planète plus brillante. Ils
se remirent en quête de la planète et du même coup Tombaugh n'eut plus
accès au télescope ni au comparateur d'images. Mais aucune observation
ne venait valider leur hypothèse. |
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Clyde
Tombaugh en conférence à Kansas City en 1988. |
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Le
13 mars 1930 Slipher confirma officiellement la découverte de la "planète
X" à l'observatoire Lowell, sans pour autant créditer sa découverte à
Clyde Tombaugh. L'astre perdu parmi les étoiles brillantes se trouvait à 5°
de la position prédite, l'erreur provenant principalement du nombre de termes
utilisés dans les équations. Après quelques discussions, l'astre fut
baptisé du nom du passeur des Enfers de la mythologie
grecque, Pluton qui, comme par un heureux hasard commence également par
les initiales de Percival Lowell[1].
Données
orbitales
Situé
à l'aphélie à 7.4 milliards de kilomètres du Soleil (49 UA), Pluton gravite sur une
orbite elliptique dont l'excentricité atteint 0.248, proche de celle de Mercure
(0.206). Entre le 21 janvier 1979 et le 11 février 1999, soit durant 20 ans Pluton fut plus près du
Soleil que Neptune, passant au périhélie le 5 septembre 1989 à une
distance de 4.3 milliards de kilomètres du Soleil (29 UA).
Aujourd'hui
Pluton a retrouvé sa position initiale et ce phénomène ne se reproduira plus avant septembre 2226. Mais
retrouvant sa place après une si longue absence, on peut dire qu'elle
littéralement perdu son titre de planète à part entière...
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La
grande lunette Clarck de 61cm de
l'Observatoire Lowell. |
Pendant
que Pluton traverse l'orbite de Neptune, les deux astres peuvent-ils entrer en
collision ? Le plan de l'orbite de Pluton est incliné de 17°10' sur l'écliptique,
une valeur qui lui confert un statut à part. Mais le risque de collision avec
Neptune est pour ainsi dire nul car les orbites des deux planètes sont en
résonance; à l'image des pôles positifs de deux aimants, elles ne
peuvent pas vraiment se rapprocher tout près l'une de l'autre. Lorsque Pluton approche du périhélie et
traverse l'orbite de Neptune, il est aussi le plus éloigné de
l'écliptique en raison de sa forte inclinaison orbitale. Dans ces
conditions les deux astres ne se rapprochent jamais à moins de 18 UA
l'une de l'autre, ce qui représente une distance de 2.7 milliards de km.
Mais d'un autre côté, rien n'empêche Pluton de quitter son orbite du fait de son
mouvement chaotique.
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Une
autre particularité de Pluton qui le rapproche cette fois d'Uranus est
son axe de rotation qui est incliné de 122.5°. Cela signifie que Pluton
présente ses pôles dans le plan orbital. Ce phénomène explique
aujourd'hui pourquoi lors de sa découverte, nous observions une région
du pôle Sud relativement brillante depuis la Terre. A mesure qu'il
évolua sur son orbite, son aspect s'est assombrit et depuis 1973 il nous
présente sa région équatoriale.
Pluton
effectue une révolution en quelque 248 ans et 197 jours à une vitesse de 4.74 km/s, toujours plus lente à mesure que l'on s'éloigne du Soleil.
Enfin, Pluton accomplit une rotation sur lui-même en 6.387 jours, soit près d'une semaine terrestre ! |
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Déplacement de Pluton dans le Verseau entre le 6 et le 7 juin 1999 photographié
par Kazuyuki Tanaka avec un télescope de 125 mm f/3.8 et CCD. |
Données physiques
Observé
au télescope(au moins 20 cm de diamètre), Pluton n'est rien de plus qu'un
petit point brillant que l'on confond avec une étoile pâle. Son disque est
difficilement résolvable depuis le sol en raison de la turbulence de
l'atmosphère. Seules les optiques adaptives installées sur les
télescopes professionnels parviennent aujourd'hui à discerner son disque qui
demeure flou.
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Planisphère
de Pluton réalisée par l'équipe d'Alan Stern à partir des
images du Télescope Spatial Hubble. A cette résolution on discerne
quelque 12 grandes "régions" brillantes ou sombres. Chaque pixel mesure
environ 22 km de côté. On distingue une bande équatoriale sombre
et l'extension assez importante des calottes polaires. Doc SwRI/Lowell/NASA/ESA. |
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Pour
comprendre la difficulté que présente l'observation d'un si petit objet,
si nous comparons Pluton au système Terre-Lune, le diamètre de Pluton
équivaut aux 2/3 de celui de la Lune mais il se situe 1200 fois plus loin.
Observer des détails sur sa surface revient à lire la marque d'une balle
de golf à 53 km de distance ! Aujourd'hui seule la caméra pour objet
faible (FOC puis ACS) fixée sur le Télescope Spatial Hubble nous laisse entrevoir
quelques ombres et des zones brillantes sur sa surface. Vu de si loin Pluton
présente la surface la plus contrastée de toutes les planètes ou
planètes naines, à
l'exception de la Terre.
La
détermination de ses paramètres physiques[2]
a longtemps été un problème pour les astronomes. Ce n'est qu'en 1979, grâce
à des mesures interférométriques et photométriques que l'on a estimé son
diamètre à 2270 km pour une masse équivalente au
cinquième de celle de la Lune ou 1.27 x 1022 kg - 7 fois la masse de Charon -. Sa taille est
donc de beaucoup inférieure à celle de Mercure et même inférieure aux satellites galiléens. En fait
Pluton est seulement moitié plus gros que son principal satellite Charon et présente une
masse 2000 fois inférieure à celle de la Terre ! Sa force de gravité
est de 0.4 g pour une vitesse de libération à l'équateur réduite à
1.22 km/s. Pas étonnant dans ces conditions que plus d'un astronome se
sont demandés s'il s'agissait bien d'une planète,
une question à laquelle l'UAI a finalement répondu par la négative.
Prochain
chapitre
Aux
confins du système solaire
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[1]
On découvrit par la suite que Pluton avait déjà été photographiée par
deux fois en 1915 à l'observatoire Lowell, mais alors personne ne l'avait
remarquée.
[2]
Cf. Icarus, 198, 1994 qui a consacré 10 articles à Pluton et à son
satellite Charon.
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