Ayant rassemblé l'ensemble des
données rendues disponibles par le télescope spatial Hubble sur la
planète naine Pluton et ses quatre satellites naturels connus à ce
jour, les scientifiques connaissent à présent ce système mieux que
jamais. Et leurs découvertes sont proprement stupéfiantes !
Les observations montrent qu'au moins deux des lunes de Pluton ne
tournent pas régulièrement sur leur axe, mais suivent une orbite
chaotique autour de Pluton et de son satellite Charon. On devrait
plutôt parler de planète double Pluton-Charon, car la différence de
masse relative entre les deux corps étant particulièrement faible,
ceux-ci tournent en réalité autour d'un barycentre situé entre eux.
A titre de comparaison, la différence de masse entre la Terre et la
Lune est de 1/80, alors qu'elle n'est que de 1/8 pour le système
Pluton-Charon. L'étude laisse aussi apparaître que l'une des lunes
possède une coloration noir de jais inexpliquée à ce jour.
La grande majorité des satellites naturels de notre Système solaire,
y compris notre Lune, est en rotation synchrone avec sa planète.
Autrement dit, ils lui présentent toujours la même face, même si de
très légères oscillations peuvent apparaître si l'orbite n'est pas
parfaitement circulaire. Or, cette règle est systématiquement
transgressée pour Pluton dont aucun des satellites ne possède de
"face cachée".Rotation
chaotique
Les résultats surprenants de la nouvelle étude indiquent que deux
des lunes de Pluton, Nix et Hydra, sont en rotation chaotique. Cela
signifie qu'un observateur sur Pluton ne verrait pas la même face de
ces lunes d'une nuit à l'autre. Et si ce même observateur se
déplaçait à la surface d'un de ces satellites, il se trouverait dans
une situation bien étrange, car chaque journée serait d'une durée
différente de celle qui l'a précédée. Les deux autres lunes connues,
Kerberos et Styx, n'ont pas encore été étudiées en profondeur, mais
seraient tout aussi chaotiques selon les premiers résultats.
"Avant les observations du télescope spatial Hubble, personne ne
s'était rendu compte de la complexité de la dynamique de Pluton",
explique Mark Showalter, de l'institut Seti, en Californie,
spécialisé dans la recherche de la vie extraterrestre.
Les mouvements chaotiques des satellites de Pluton sont provoqué par
les deux organes centraux du système, soit Pluton lui-même et
Charon. "Ces deux corps tourbillonnent rapidement l'un autour de
l'autre, entraînant des forces gravitationnelles variables qui
s'exercent constamment sur les autres satellites et en modifient
constamment les orbites", explique Doug Hamilton, de
l'Université du Maryland et co-auteur de l'étude. "Le fait d'être
soumis à ces forces gravitationnelles variables rend la rotation de
ces lunes très imprévisible. Ce chaos dans leur rotation est encore
accentué par le fait que ces lunes ne sont pas sphériques, mais en
forme de ballon de rugby !"
Un modèle pour les étoiles binaires
Le ballet des lunes du système Pluton-Charon offre des indications
précieuses sur les façons dont les planètes orbitant autour d'une
étoile double peuvent se comporter. "Nous apprenons que le chaos
peut être un trait commun des systèmes binaires", poursuit
Hamilton. "Cela pourrait même avoir des conséquences sur les
possibilités de vie à la surface de planètes tournant autour de tels
systèmes".
Les premiers indices suggérant un tel système sont apparus lorsque
les astronomes ont mesuré avec précision les variations d'éclat dans
la lumière réfléchie par les deux lunes Nix et Hydra. En comparant
les images prises par Hubble, il a été constaté que leur luminosité
changeait de façon imprévisible, au lieu de suivre un cycle
régulier. Cette singularité, unique dans le Système solaire, ne
pouvait s'expliquer que par un mouvement chaotique.
Les images ont aussi montré que Kerberos réfléchit aussi peu la
lumière que du charbon de bois, un contraste criant avec le blanc
éclatant des autres lunes. Il avait bien été prédit que les
multiples impacts de météorites auraient pu produire une grande
quantité de poussière enduisant littéralement les satellites d'une
couche sombre, mais une telle différence entre des lunes d'un même
système reste inexpliquée.
Et encore des surprises
La rotation chaotique des satellites n'est toutefois pas la seule
surprise de cette étude. La surveillance prolongée de Nix, Styx et
Hydra a révélé un lien entre leurs orbites. "Leurs mouvements
sont reliés par un effet de résonnance à l'instar des trois grandes
lunes de Jupiter", indique Doug Hamilton. "Si vous vous
installiez sur Nyx, vous verriez Styx faire le tour de Pluton
exactement deux fois pendant qu'Hydra en fait le tour trois fois".
Ces mouvements chaotiques n'indiquent cependant pas qu'un système
aussi complexe est sur le point de se désagréger. Au contraire,
cette situation perdure depuis des temps immémoriaux et de nouvelles
études seront nécessaires pour déterminer le devenir à long terme du
système Pluton-Charon. En attendant, les scientifiques conviennent
que la comparaison des données de Hubble avec les résultats de la
sonde New Horizons, qui croisera Pluton en juillet prochain, et
éventuellement les observations du futur télescope spatial James
Webb permettra de résoudre de nombreux mystères de cet étrange
système.
"Pluton continuera à nous surprendre, même après le passage de
New Horizons le 14 juillet prochain", ajoute Showalter. "Notre
travail avec Hubble nous donne juste un avant-goût de ce que
l'avenir nous réserve".
Jean Etienne
Sources : Hubble Space
Telescope - Nasa - Esa
Vidéo du mouvement de Nix sur le site de Hubble
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