Pluton, le dieu des Enfers

Introduction (I)

Malgré la découverte de Neptune, au début du XX^eme 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 apparent 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.

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 !

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 15^eme 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.

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].

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.

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 !

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.

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.

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.

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