Pluton : Se préparer à un alignement parfait

La Terre, le soleil et Pluton sont alignés à l'opposition de Pluton le 12 juillet, car Pluton est près de la ligne des nœuds, l'intersection entre le plan orbital de Pluton (violet) et celui de la Terre (blanc). AinsiLa Terre passera par le soleilvu de Pluton le 12 juillet. Image viaAnne Verbiscer.

Cet article est écrit par Anne Verbiscer, professeure de recherche au département d'astronomie de l'Université de Virginie et assistante scientifique du projet pour la mission étendue de la ceinture de Kuiper New Horizons. Elle a déclaré à ForVM début juillet 2018 que, lors du prochain alignement de Pluton, les astronomes utiliseront le télescope spatial Hubble et des installations au sol, notammentMagellanetMONTERau Chili etMont Palomaren Californie. L'article a été publié à l'origine par Pluto de la NASASite Internet Nouveaux Horizons.Reproduit ici avec permission.

Chaque année, les planètes en orbite autour du soleil au-delà de l'orbite terrestre atteignent ce que les astronomes appellentopposition, lorsqu'elles apparaissent dans le ciel à la position opposée à celle du soleil. En opposition, la planète, le satellite ou l'astéroïde et le soleil s'alignent entre eux avec la Terre. Pluton et ses lunes seront en opposition en 2018 le 12 juillet à 09h42 UTC ;traduire UTC à votre heure. Parfois, ces alignements sont si précis que si vous vous teniez à la surface de l'un de ces corps et que vous regardiez la Terre, vous verriez notre planètetransit(ou traverser) le disque solaire.

Ces oppositions « spéciales » ont lieu lorsque la planète est proche de ce qu'on appelle leligne de nœuds. La ligne de nœuds est l'intersection du plan de l'orbite terrestre et de l'orbite d'une planète. Revenez sur l'image ci-dessus. La ligne de nœuds est l'intersection entre lesplan orbitalde Pluton (violet) et celui de la Terre (blanc). Parce que l'orbite de Pluton est significativement inclinée par rapport au plan de l'écliptique, les croisements de nœuds sont rares, et parce que l'orbite de Pluton est excentrique, ils se produisent à des intervalles de 87 et 161 ans.

Si la planète est proche d'un de ces points d'intersection au moment de son opposition annuelle, elle est en alignement quasi parfait avec la Terre et le soleil. C'est le cas en 2018.

Pluton était pour la dernière fois près de l'un de ces points d'intersection en 1931. Le 12 juillet 2018, vue de Pluton, la Terre traversera la face du soleil. Ce ne sera pas un transit central, mais ce sera quand même un transit.

Après cela, en raison de l'excentricité de l'orbite de Pluton, il faudra encore 161 ans avant la prochaine opportunité d'alignement parfait.



En savoir plus sur le transit terrestre vu de Pluton le 12 juillet

Lorsque la Terre et la lune transitent par le soleil, vues d'une planète extérieure, elles peuvent être vues comme des points sombres traversant le visage du soleil. Le 12 juillet 2018, cependant, un observateur sur Pluton aurait besoin d'un équipement spécial pour détecter le transit, car – à la distance moyenne de Pluton de 3,67 milliards de miles (environ 6 milliards de km) – le soleil n'apparaît que légèrement plus gros que Jupiter depuis la Terre. Image viaP. Molaro et al., de arXiv 1509.01136, 2015/Blog NASA Nouveaux Horizons.

Le dernier croisement de nœuds de Pluton a eu lieu moins d'un an aprèsClyde Tombaughen 1930. Tombaugh a-t-il découvert Pluton parce qu'il se trouvait juste dans le plan de l'orbite de la Terre et des orbites de la plupart des autres planètes du système solaire en 1930 ? Probablement.

Mais le fait que les objets aient tendance à être plus brillants, parfois exceptionnellement lorsqu'ils sont proches de l'opposition, a-t-il également augmenté les chances de Tombaugh de faire sa célèbre découverte ? Peut-être. Pluton était définitivement plus brillant à cette époque, mais à quel point ? Et pourquoi était-il plus lumineux ? Pour répondre à ces questions, nous devons étudier leseffet d'opposition.

L'effet d'opposition

Les surfaces des corps sans air dans le système solaire présentent toutes uneffet d'opposition. Il s'agit de l'augmentation (parfois dramatique) de la lumière solaire réfléchie qui se produit lorsqu'une planète, une lune, un astéroïde ou une comète est en opposition. L'angle entre le soleil et la Terre vu de la planète s'appelle leangle de phase solaire, ou simplement leangle de phase. L'effet d'opposition est l'augmentation de la luminosité observée lorsque l'angle de phase diminue jusqu'à zéro.

Saturne, ses anneaux et ses lunes ont eu leur croisement de nœuds en janvier 2005, et plusieurs des télescopes du monde l'observaient. Le télescope de 2,2 mètres de l'observatoire de Calar Alto en Espagne a obtenu les trois images ci-dessous à différents angles de phase. Lorsque Saturne était en opposition dans la nuit du 13 janvier 2005, l'angle de phase a diminué à 0,02 degré et les anneaux sont devenus incroyablement brillants, beaucoup plus brillants qu'ils ne l'étaient à un angle de phase plus grand en février et encore plus brillants qu'ils ne l'étaient juste une nuit après opposition. Pourquoi les anneaux sont-ils devenus si brillants ? Et pourquoi Saturne n'est-elle pas devenue brillante ?

Les surfaces des corps sans air dans notre système solaire présentent uneeffet d'opposition. C'est-à-dire, lorsqu'une planète, une lune, un astéroïde ou une comète est en opposition et près de laligne de nœuds– comme Pluton le sera le 12 juillet 2018 – il y a une augmentation de la lumière solaire réfléchie. Voici 3 vues de Saturne depuis l'observatoire espagnol de Calar Alto en 2005. Dans la nuit du 13 janvier 2005, Saturne était en opposition, et très proche de la ligne des nœuds. Notez à quel point les anneaux apparaissent brillants. Seulement 1 nuit plus tard (au centre), ils sont considérablement plus faibles et encore plus lumineux un mois plus tard (à droite). Image via l'observatoire de Calar Alto/Blog NASA Nouveaux Horizons.

L'effet d'opposition est le produit de deux phénomènes :masquage de l'ombre des particulesetrétrodiffusion cohérente. Lorsqu'une surface ou un anneau planétaire est en opposition, les particules peuvent masquer leurs propres ombres et contribuer à une augmentation de la luminosité. De plus, les rayons solaires incidents (ou entrants) peuvent interférer de manière constructive avec la lumière solaire réfléchie par la surface à l'opposé et augmenter la luminosité observée. Les atmosphères, cependant, ne présentent pas d'effets d'opposition dramatiques comme le font les anneaux et les lunes. Les astronomes observant les lunes de Saturne dans la nuit du 13 janvier ont été étonnés de voir Rhéa, la deuxième plus grande lune de Saturne, apparaître plus lumineuse que le puissant Titan, la plus grande lune de Saturne, qui est recouverte d'une épaisse atmosphère. Malgré le fait que la surface projetée de Rhea soit plus de 11 fois plus petite que celle de Titan, elle était visiblement plus lumineuse entièrement en raison de l'effet d'opposition.

L'effet d'opposition et l'analyse des données de New Horizons

Alors, que nous dit l'effet d'opposition sur une surface planétaire ? En mesurant soigneusement le changement de réflectance à mesure que les angles de phase deviennent de plus en plus petits, les propriétés physiques de la surface telles queporosité, la taille des particules ettransparencepeut être discerné de l'effet d'opposition.

L'analyse quantitative de la façon dont la lumière est diffusée à partir d'une surface particulaire nécessite de regarder sous tous les angles de vue, pas seulement à l'opposition ou à la « pleine lune », mais jusqu'au « mince croissant ». Lorsque New Horizons s'est approché de Pluton l'année dernière, l'angle de phase était d'environ 15 degrés, et à travers la rencontre, les angles de phase auxquels les instruments de New Horizons ont vu Pluton et ses lunes sont devenus de plus en plus gros jusqu'à ce qu'ils voient enfin ces corps rétroéclairés par le soleil à angles de phase proches de 170 degrés.

Mais New Horizons n'a jamais vu Pluton ou ses lunes à des angles de phase inférieurs à huit pour cent, bien plus grands que les angles de phase atteignables depuis la Terre et en opposition. En raison de la taille de l'orbite terrestre vue de Pluton, Pluton et ses lunes ne peuvent jamais être observés depuis la Terre à des angles de phase supérieurs à environ deux degrés.

En combinant les données recueillies par New Horizons à des angles de phase plus grands avec des données acquises à partir de télescopes terrestres, nous pouvons mesurer certaines propriétés physiques des surfaces du système Pluton en étudiant la manière dont la lumière du soleil en est diffusée. Les observations à des angles de phase plus grands nous renseignent sur la rugosité de la surface, tandis que celles aux angles de phase les plus petits contiennent des indices sur la taille des particules et leur degré de compactage, ou la porosité de la surface.

Pluton et Charon vus par le New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) le 8 juillet 2015, à un angle de phase d'environ 15 degrés. Image viaBlog NASA Nouveaux Horizons/JHUAPL/SwRI.

Que se passera-t-il lorsque Pluton et ses lunes croiseront leur ligne de nœuds le 12 juillet 2018 ? Charon est normalement environ deux fois moins brillant que Pluton, mais lorsqu'il est en opposition près de la ligne de nœuds, apparaîtra-t-il plus brillant que Pluton, comme Rhéa était plus brillant que Titan lorsque Saturne a traversé sa ligne de nœuds en 2005 ? Probablement pas, puisque l'atmosphère de Pluton est beaucoup plus fine que celle de Titan. Quelle amélioration de la réflectance l'effet d'opposition de Pluton a-t-il donné à Clyde Tombaugh ? Nous ne saurons pas à quel point Pluton peut devenir brillant avant 2018, mais vous pouvez être sûr que nous veillerons à le découvrir et à en apprendre davantage sur les surfaces fascinantes de Pluton et de Charon !

Anne Verbiscer, via Université de Virginie / Dan Addison /Blog NASA Nouveaux Horizons.

Conclusion : Pluton sera en alignement presque parfait avec la Terre et le soleil en juillet 2018. Le 12 juillet 2018, la Terre traversera le soleil vu de Pluton. Les astronomes sont prêts !

En savoir plus sur le transit terrestre vu de Pluton le 12 juillet

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Voir les photos du transit de Vénus du 5 au 6 juin 2012 vu de la Terre