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Les quatre minuscules lunes de Pluton ne sont peut-être pas nées en même temps que leur grand frère, Charon., Alors que des études antérieures prédisaient que les cinq satellites naturels ont jailli de Pluton après un impact géant fracassé sur la planète naine, de nouvelles recherches suggèrent qu’une seconde collision ultérieure pourrait avoir formé les plus petits satellites.

la recherche, menée par Benjamin Bromley (Université de L’Utah) et Scott Kenyon (Center for Astrophysics, Harvard& Smithsonian), paraît dans le journal astronomique d’août (préimpression complète ici).

faire des lunes

Charon a été repéré pour la première fois en 1978., La Lune est si grande par rapport à sa planète que le centre de gravité de la paire est en dehors de Pluton, conduisant beaucoup à se référer aux deux comme un système binaire. Les quatre plus petites lunes du système — Styx, Nix, Kerebos et Hydra — n’ont été découvertes qu’en 2006, après que la Mission New Horizons de la NASA eut déjà commencé son voyage de dix ans vers le système solaire externe.

dès les années 1980, des chercheurs avaient suggéré que Charon s’était réuni après qu’un objet se soit écrasé sur Pluton. D’autres simulations ont suggéré que les quatre plus petites lunes pourraient être des débris du même impact. Mais il y avait quelques problèmes avec ce dernier scénario.,

« Si les petites lunes se formaient avec Pluton et Charon, alors elles auraient du mal à survivre aux changements de pulsions gravitationnelles alors que Pluton et Charon s’installaient à partir de leur origine dramatique », explique Bromley. Les fortes interactions de marée de la paire les ont lentement écartées après leur formation et ont circularisé leurs orbites. « L’impact de cette danse vers l’extérieur — et sa poussée gravitationnelle — aurait dégagé la région où se trouvent certaines des lunes aujourd’hui », ajoute Bromley.,

Mark Showalter, membre de L’équipe de New Horizons, qui a dirigé la campagne d’observation qui a permis de découvrir deux des lunes, mais qui n’a pas participé à l’étude en cours, a dit en termes simples: « il est difficile d’y obtenir le matériel et de le garder là. »

stimulé en partie par les nouvelles observations, Bromley a décidé d’explorer si les quatre satellites auraient pu être nés dans un deuxième smashup., En travaillant avec Kenyon, Bromley a découvert qu’un impacteur d’au moins 1018 kilogrammes, environ 1 000 fois moins massif que Pluton ou Charon, aurait pu sculpter les quatre lunes de la surface de l’un des mondes binaires.

« cela semble être une solution élégante aux problèmes avec les modèles précédents », dit Showalter.

« une solution élégante »

pendant de nombreuses années, les deux mondes en orbite étroite sont apparus comme un seul objet, jusqu’à ce que L’astronome James Christy se rende compte que Pluton semblait allongée sur certaines images — et que l’allongement changeait de direction au cours de la période de rotation de Pluton.,

Pluton et Charon ont à peu près la même taille en rayon et en masse, mais lorsque New Horizons est passé en 2015, il a révélé que les deux mondes sont très différents. Alors que Pluton est recouvert de glace de méthane, Charon est principalement de la roche, avec seulement une tache de glace rouge à sa surface. Certaines parties de Pluton avaient peu de cratères, ce qui suggère que sa surface continue d’évoluer longtemps après que les scientifiques aient pensé qu’elle se serait endormie. Charon, d’autre part, possède un paysage rempli de cratères probablement aussi vieux que le système solaire lui-même.,

New Horizons a également aperçu brièvement les quatre minuscules lunes, révélant leurs spins rapides et leurs orientations inhabituelles et inclinées.

intrigués, Bromley et Kenyon décidèrent de réétudier le modèle classique qui prévoyait que les cinq lunes se forment à partir du même impact. La naissance des petites lunes nécessite un impact qui éjecterait au moins 1018 kilogrammes de matériau de Charon (similaire à la masse de l’élément de frappe lui-même), bien que les incertitudes sur la composition de L’élément de frappe et de Charon affectent la précision de l’estimation., Les chercheurs ont entrepris d’essayer de déterminer la taille d’un tel objet.

rembobiner le système solaire 4,5 milliards d’années en arrière à ses débuts est un processus complexe; un seul changement peut entraîner des scénarios complètement nouveaux. Les chercheurs s’appuient donc sur la probabilité pour comprendre ce qui s’est probablement passé.

« tout dépend des chances d’un impact, qui ne sont pas grandes pour commencer », dit Bromley. C’est parce que les petits objets sont plus nombreux que leurs grands frères et sœurs dans la ceinture de Kuiper., Les chercheurs ont également dû calculer quel corps a été touché, Charon ou Pluton. La plus grande taille de Pluton signifie qu’il est une cible plus probable que sa lune, mais sa plus grande taille nécessite un plus grand KBO pour tailler la bonne quantité de matériel.

Les chercheurs ont constaté qu’un impact direct par un objet de 50 kilomètres (30 Miles) était le scénario le plus probable, bien qu’une balle de 30 kilomètres bien ciblée aurait pu éjecter suffisamment de matériel pour construire les lunes si elle frappait Charon juste.,

recherche des signes d’un Impact Ancien

Mais si un KBO massif est entré en collision il y a longtemps avec le Charon rocheux, aurait-il laissé une marque? Les chercheurs pensent donc. Bromley dit que lui et Kenyon avaient trouvé un candidat potentiel, le cratère Dorothy de 240 km de diamètre. Bien que L’objet qui a formé Dorothy aurait probablement été trop petit, seulement 20 km à travers, le manque de connaissances sur L’intérieur de Charon signifie qu’il aurait pu être plus grand et ne peut pas être complètement compté.,

cependant, Showalter est un peu sceptique sur le fait que la surface de Charon montre des signes d’un tel impact. « Le modèle prédit qu’il y a eu un, et un seul, impact dans Charon qui était assez grand pour former les petites lunes », dit-il. Il s’attendrait alors à ce qu’il y ait un seul cratère exceptionnellement grand sur Charon, mais aucun ne se démarque., « Il est un peu difficile de dire que la surface de Charon fournit vraiment une preuve directe à l’appui de ce modèle », explique Showalter. « Pourtant, nous ne pouvons pas l’exclure. »

Une autre préoccupation que Showalter soulève est que deux gros objets auraient dû entrer en collision avec le système de Pluton, l’un pour former Charon et le second pour créer les autres lunes — un scénario improbable. « Comme le dit le proverbe, la foudre ne frappe pas deux fois au même endroit », dit-il. Néanmoins, ajoute-t-il,  » en réalité, parfois, c’est le cas., »

Bromley et Kenyon prévoient de poursuivre leurs enquêtes, et Showalter dit aussi: « il reste encore du travail à faire. »