Combien de lunes possède Pluton? Les mini-lunes de Pluton, Nix et Hydra ont été découvertes en 2005 (mais nommées en 2006) lors d'une campagne d'observation par le télescope spatial Hubble. Mais d'où venaient ces satellites? La théorie actuellement acceptée sur la formation sur la grande lune, Charon, ressemble beaucoup à la théorie soutenant la création de la Lune de la Terre. On pense qu'un impact important entre deux grands objets de ceinture de Kuiper a ébranlé Charon d'un proto-Pluton, mettant le morceau de masse de Pluton en orbite. Au fil des ans, les forces de marée ont ralenti la paire et Charon a été autorisé à s'installer sur son orbite actuelle. La théorie récente suggère que Nix et Hydra sont un sous-produit de cette collision, simplement des fragments brisés de l'énorme impact. Mais il y a des problèmes avec cette idée. Nix et Hydra auraient-ils pu venir d'un autre endroit que l'impact de Pluton-Charon?
Les petites lunes en orbite autour du grand objet de la ceinture de Kuiper (anciennement classées en tant que planète) se trouvent à environ 48 700 kilomètres et 64 800 kilomètres de la surface de Pluton. La lune la plus proche s'appelle Nix et la plus éloignée, Hydra. Nix a une résonance orbitale de 4: 1 avec l'orbite de Charons et la plus grande lune Hydra a une résonance de 6: 1 (c'est-à-dire que Nix orbitera Pluton une fois tous les quatre orbites de Charons; Hydra orbitera Pluton une fois tous les six orbites de Charons) .
Les raisons de ces mini-orbites lunaires commencent à peine à être comprises, mais il est connu que leurs résonances avec l'orbite de Charons sont enracinées dans le passé au cours de l'évolution du système Pluton. Si nous supposons que Hydra et Nix ont été formés à partir d'une collision massive d'objets de ceinture de Kuiper, l'explication la plus simple est de supposer qu'ils sont des fragments entiers de l'impact pris dans la gravité du système Pluton-Charon. Cependant, en raison des orbites très excentriques qui auraient résulté de cette collision, il n'est pas possible que les deux petites lunes aient évolué vers une orbite quasi circulaire, en résonance quasi corotative avec Charon.
Alors, pourrait-il être possible que les lunes se soient formées à partir de la poussière et des débris résultant de la collision initiale? S'il y avait suffisamment de matériau produit et si le matériau entrait en collision fréquemment, Nix et Hydra sont peut-être nés d'un disque froid de débris (plutôt que d'être des morceaux de roche entiers), finissant par se fondre et former d'importantes lunes rocheuses. Comme il y avait peut-être un disque de débris, les collisions avec le Nix et l'hydre en orbite auraient également réduit toute excentricité sur leurs orbites.
Mais il y a un gros problème avec cette théorie. D'après les simulations d'impact, le disque de débris post-impact entourant Pluton aurait été très compact. Le disque n'aurait pas pu atteindre les orbites actuelles des lunes.
Une autre théorie suggère que peut-être les lunes étaient créé dans un disque post-impact, mais très proche de Pluton, puis par des interactions gravitationnelles avec Charon, les orbites de Nix et Hydra ont été tirées vers l'extérieur, leur permettant d'orbiter loin du disque post-impact Pluton-Charon. Selon des simulations informatiques récentes, cela ne semble pas non plus possible.
Pour trouver une réponse, les travaux de Yoram Lithwick et Yanqin Wu (Université de Toronto) suggèrent que nous devons regarder au-delà du système Pluton-Charon pour une source de matériel pour Nix et Hydra. D'après les simulations, les théories ci-dessus sur la création des petites lunes démarrées par le matériel éjecté d'une grande collision entre deux grands objets de ceinture de Kuiper (créant Pluton et Charon) sont extrêmement problématiques. Ils ne répondent pas correctement à la façon dont les orbites hautement excentriques que Nix et Hydra auraient d'une collision pourraient évoluer vers celles presque circulaires qu'elles ont aujourd'hui.
Lithwick et Wu continuent en disant que les orbites résonantes circulaires et corotatives des deux lunes pourraient être créées à partir d'un disque plutocentrique de petits morceaux de roche creusés pendant l'orbite de Pluton autour du Soleil. Par conséquent, Nix et Hydra peuvent avoir été formés à partir des débris rocheux laissés par le développement du système solaire, et non à partir d'un événement de collision créant Charon. Cela peut être vrai pour les innombrables autres objets de la ceinture de Kuiper en orbite dans les confins du système solaire, aucun impact n'est nécessaire pour la création des minuscules lunes maintenant considérées comme leurs satellites.
On espère que la mission New Horizons (lancée le 21 janvier 2006) aux confins du système solaire révélera certaines des questions qui restent sans réponse dans les profondeurs de notre mystérieuse ceinture de Kuiper. Espérons que nous découvrirons également si Nix et Hydra sont des enfants de Pluton et Charon… ou s'ils ont été adoptés.
Source: arXiv
