(134340) Pluton - Définition
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Historique
Découverte
Pluton fut découvert en 1930 lors de la recherche d'un corps céleste permettant d'expliquer les perturbations orbitales de Neptune, hypothèse proposée par Percival Lowell comme étant la Planète X.
Ayant fait fortune dans les affaires, Lowell se fait construire en 1894 un observatoire à plus de 2 000 mètres d'altitude dans l'Arizona et entreprend la recherche d'une neuvième planète au-delà de Neptune. Il pense suivre la même méthode que celle qui avait conduit à la découverte de cette dernière en étudiant son orbite, mais la précision des instruments de l'époque ne permettant pas de mesurer de façon précise les anomalies orbitales, il doit se rabattre sur celles d'Uranus. Sa planète (baptisée « X ») serait située à 47,5 ua, aurait une période de 327 ans et une masse de deux cinquièmes de celle de Neptune. En 1905, il lance une première campagne photographique de trois ans, mais celle-ci ne donne rien de concluant, notamment, comme il fut démontré par la suite, parce que ce programme était focalisé sur l'écliptique et que l'orbite fortement inclinée de Pluton la plaçait à cette époque en dehors du champ des photographies. Lowell ne baisse pas les bras pour autant et décide de redoubler d'efforts, notamment lorsqu'il voit apparaître un concurrent : William Pickering. Celui-ci annonce en 1908 la présence d'une planète qu'il nomme « O » de deux masses terrestres, à une distance de 52 ua et d'une période de 373 ans. En 1911, Lowell fait l'acquisition d'une machine destinée à l'analyse photographique lui permettant de comparer les clichés beaucoup plus vite (deux séries de photos sont prises à quelques jours d'intervalle pour repérer le mouvement éventuel d'un astre) et entame une nouvelle série de photographies. Un nouvel échec qui le mènera à se désintéresser de sa planète X.
Percival Lowell meurt en 1916 mais laisse dans son testament de quoi poursuivre les recherches sans se soucier des problèmes d'argent, bien que des problèmes d'héritage avec sa femme finissent par réduire le budget de l'observatoire. Or dix ans plus tard, l'observatoire nécessite un nouvel instrument. Abott Lawrence Lowell, le frère de Percival Lowell, accepte de donner dix mille dollars pour la construction d'un télescope de 13 pouces que Clyde W. Tombaugh sera chargé de piloter pour cette lourde tâche qu'est la cartographie minutieuse du ciel, à la recherche de la planète X. Tombaugh réorganise son plan de travail et procède à trois prises au lieu de deux afin d'augmenter les chances de percevoir le mouvement de la planète. La troisième série de clichés prend fin le 29 janvier 1930 et commence alors l'analyse des plaques photographiques. Le 18 février à 16 heures, il remarque un point de magnitude +15 bouger d'une plaque à l'autre sur deux photographies prises les 23 et 29 janvier. L'équipe de l'observatoire Lowell, après avoir pris d'autres photographies permettant de confirmer la découverte, télégraphie la nouvelle au Harvard College Observatory le 13 mars 1930.
La planète est nommée à la fois en référence au dieu romain des enfers et à Percival Lowell dont les initiales forment les deux premières lettres de Pluton. Ses initiales forment le symbole de Pluton (♇). Le nom fut suggéré par Venetia Burney, une jeune fille de onze ans d'Oxford, en Angleterre.
De nombreux observatoires se mettent alors à observer cette nouvelle planète, afin de déterminer son orbite le plus précisément possible. En revenant en arrière, Pluton est rétroactivement observée sur des plaques photographiques remontant jusqu'à 1909.
Pluton et la planète X
À l'origine, la découverte de Pluton est liée à la recherche systématique d'une planète permettant d'expliquer les perturbations observées dans les orbites d'Uranus et Neptune, mais le doute est très vite jeté sur le fait que Pluton serait bien la planète X que Percival Lowell recherchait.
À cette époque, Pluton est si lointain que son diamètre ne peut pas être déterminé avec précision, mais sa faible luminosité et son absence de disque apparent laissent présager un corps plutôt petit, comparable en taille aux planètes telluriques déjà connues, probablement plus grand que Mercure mais pas plus que Mars, pense-t-on à l'époque. Il devient donc rapidement clair que Pluton ne peut pas être la source des perturbations dans les orbites de Neptune et Uranus, et les astronomes sont amenés à imaginer que de nombreux autres corps similaires à Pluton pourraient orbiter autour du Soleil au-delà de Neptune. On pense alors que le système solaire pourrait être constitué de plusieurs zones regroupant les corps célestes par familles, planète tellurique, planète géante, « objets ultra-neptuniens ». Cette hypothèse sera formalisée plus tard au cours des années 1940 et 1950 par Kenneth Edgeworth puis Gerard Kuiper, et est désormais connue sous le nom de ceinture de Kuiper.
La découverte de Charon, son satellite, en 1978 permettra de résoudre bien des problèmes quant à la masse et la taille de Pluton. Cela permit de revoir encore à la baisse la masse du système Pluton/Charon, plus faible même que les estimations minimales fournies par les opposants à la théorie de la réflexion spéculaire (qui fut dès lors totalement invalidée). Les astronomes sont d'accord aujourd'hui pour donner à Pluton un diamètre bien inférieur à celui de la Lune, avec seulement une fraction de sa masse, en accord avec sa composition (de la glace en grande partie). Dans les années 1970, les calculs des trajectoires des sondes Voyager ont montré que Neptune avait une masse inférieure aux hypothèses précédentes, et en tenant compte de cette nouvelle mesure, les divergences dans les mouvements des planètes Uranus et Neptune deviennent négligeables devant l'incertitude de la mesure liée à la précision des instruments.
Statut de planète naine
Vers la fin du XXe siècle, le statut de planète de Pluton est de plus en plus souvent remis en question.
D'une part, de très nombreux corps sont découverts qui possèdent une orbite très proche de celle de Pluton, et sont comme elle en résonance 2:3 avec Neptune. Environ 150 objets de ce type, connus sous le nom de plutinos, étaient recensés en février 2006, ce qui tend à montrer que Pluton est le plus grand représentant d'une vaste famille de corps plus ou moins massifs.
La découverte en 2005 de (136199) Éris, d'un diamètre et d'une masse légèrement supérieurs à celui de Pluton, contribue à relancer le débat. Le diamètre d'Éris, qui avait initialement été estimé à 3 600 km (il était alors notablement plus grand que Pluton) reste toujours actuellement (2006) du même ordre de grandeur que celui de Pluton, même s'il a été revu à la baisse (2 400 km ± 100 km). Selon une étude publiée dans Science du 14 juin 2007, sa masse serait supérieure à celle de Pluton d'environ 27 %. De nombreux autres corps ont également été découverts à cette époque, tels que (136472) Makemake, (90482) Orcus ou (90377) Sedna, régulièrement annoncés comme étant la dixième planète du système solaire.
Certains scientifiques proposent alors de reclasser Pluton en planète mineure ou en objet transneptunien. D'autres, comme Brian Marsden du Minor Planet Center, penchent pour lui attribuer les deux statuts, en raison de l'importance historique de sa découverte. Marsden annonce le 3 février 1999 que Pluton serait classée comme le 10 000e objet du catalogue recensant justement 10 000 planètes mineures. Le nombre rond de 10 000 serait attribué à Pluton en son honneur pour la « célébration » de ce compte atteint.
Historiquement, les quatre premiers astéroïdes découverts ((1) Cérès, (2) Pallas, (3) Junon et (4) Vesta) furent eux aussi considérés comme des planètes pendant plusieurs décennies (leurs dimensions n'étaient pas connues avec précision à l'époque). Certains textes astronomiques du début du XIXe siècle font référence à onze planètes (incluant Uranus et les quatre premiers astéroïdes). Le cinquième astéroïde ((5) Astrée) fut découvert en 1845 peu de temps avant la découverte de Neptune, suivi de plusieurs autres dans les années suivantes. Bien qu'ils soient toujours appelés « planètes mineures », ils ne sont plus aujourd'hui considérés comme des « planètes ».
Le dernier mot revenant à l'Union astronomique internationale, l'organisme coordinateur de l'astronomie au niveau international, en charge de la dénomination des corps célestes ainsi que de leur statut, celle-ci, lors de son XXVIe congrès tenu le 24 août 2006 en République tchèque, a décidé au terme d'une semaine de débats de reclasser Pluton en planète naine plutôt que planète. Le numéro d'objet mineur 134340 lui fut attribué le 7 septembre 2006.
Néanmoins, suite au vote, une pétition ayant réuni en cinq jours les signatures de plus de 300 planétologues et astronomes majoritairement américains (Pluton ayant été la première planète découverte par un américain) a été lancée pour contester la validité scientifique ainsi que le mode d'adoption de cette nouvelle définition et inviter à la réflexion sur une autre définition plus appropriée.
Pluton, un plutoïde
Une nouvelle sous-catégorie, les plutoïdes, est créée par l'UAI pour les planètes naines qui passent la majeure partie de leur révolution orbitale à l'extérieur de l'orbite de Neptune. Pluton en fait évidemment partie .
Exploration de Pluton
Pluton est un objectif difficile pour l'exploration spatiale, à cause de la grande distance la séparant de la Terre, de la forte inclinaison de son orbite (17 °) sur l'écliptique et de sa très faible masse, et n'a donc jusqu'à présent été visité par aucune sonde spatiale, ce qui explique en partie le peu de données disponibles.
La sonde Voyager 1 aurait éventuellement pu l'atteindre, mais l'exploration de Titan (le satellite de Saturne) et des anneaux de Saturne fut jugée plus importante, ce qui eut pour effet de rendre sa trajectoire incompatible avec un rendez-vous avec Pluton. Voyager 2 n'était pas en mesure de l'atteindre car la trajectoire théorique de la sonde pour réaliser ce rendez-vous supposait de traverser la planète Neptune.
En 2000, la NASA annula, pour des raisons budgétaires, la mission Pluto Kuiper Express, qui aurait eu pour but le survol vers 2012 du couple Pluton/Charon, et d'au moins un objet de la ceinture de Kuiper. Elle a finalement été remplacée par une mission similaire, New Horizons. La sonde New Horizons, lancée le 19 janvier 2006, sera donc la première sonde spatiale à visiter Pluton, bénéficiant de l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour arriver au plus près de la planète naine à l'été 2015, après un voyage de 6,4 milliards de kilomètres. Les observations débuteront environ cinq mois avant le plus proche passage et devraient continuer environ un mois après. L'engin spatial emporte à son bord des instruments d'imagerie, spectrométrie et autres appareils de mesure, afin de déterminer les caractéristiques géologiques et morphologiques de Pluton et de sa lune Charon, mais aussi cartographier les éléments composant leur surface et étudier l'atmosphère de Pluton (composition et taux d'évasion). La mission prévoit également un survol des objets de la ceinture de Kuiper jusqu'en 2025.
D'ici 2015, le VLTI (Very Large Telescope Interferometer) au Chili, pleinement opérationnel depuis janvier 2009, devrait, dans une certaine mesure, compléter le travail d'investigation déjà réalisé par le télescope spatial Hubble sur le système plutonien. En effet, ce super télescope (en réalité un système interférométrique composé de 4 grands et 4 petits télescopes disposés en réseau sur quelques centaines de mètres) dispose d'une puissance optique environ 25 fois supérieure à celle de Hubble.
