Une équipe de l’Observatoire de Paris a observé des variations du flux intra-rouge thermique du système Pluton-Charon. Ceci prouve que la surface de Pluton n’est pas isotherme. On peut en déduire l’inertie thermique du sol de Pluton et des indications sur sa nature physique.

Pluton et Charon constituent un système bien particulier dans le Système Solaire. De tailles peu différentes, ces corps orbitent autour de leur centre de gravité commun avec une période de 6,4 jours. C’est également la période de rotation de chacun des deux corps sur lui même, chacun présentant de ce fait toujours la même face à l’autre. Des observations effectuées avec ISOPHOT par une équipe conduite par Emmanuel Lellouch (DESPA, Observatoire de Paris) ont permis de détecter pour la première fois sans ambiguïté la "courbe de lumière" du système Pluton-Charon aux longueurs d’onde thermiques. Il s’agit en réalité d’une "courbe de température" : à certaines positions orbitales le système émet plus de flux thermique qu’à d’autres, ce qui implique que les régions alors vues depuis la Terre sont plus chaudes.

Figure 1

La détection de Pluton/Charon à deux longueurs d’onde (60 et 100 micron) obtenue par ISOPHOT le 17 mars 1997. Le niveau de flux est très bas (environ 0.40 Jansky à 60 micron et 0.53 Jansky a 100 micron).De plus, le système est très lointain, on ne distingue pas séparément Pluton et Charon.

On sait depuis longtemps que la surface de Pluton n’est pas uniforme. En particulier, la lumière solaire (domaine du visible) renvoyée par Pluton varie avec la période de 6,4 jours. Ainsi la magnitude visible de Pluton varie avec sa position sur son orbite (repérée par une longitude variant de 0 à 360 degrés). L’objet émet un maximum de lumière vers la longitude L=220 et un minimum vers L=100. Les mesures effectuées par la caméra ISOPHOT, installée sur le satellite ISO, montrent au contraire un maximum de flux thermique pour le système Pluton-Charon vers L=80 et un minimum vers L=240 (Figure 2). Cette anticorrélation générale avec la courbe de lumière visible est normale : on s’attend à ce que les régions sombres de Pluton soient plus chaudes que les régions claires. En effet les régions plus sombres absorbent davantage l’énergie solaire, elles s’échauffent plus et par conséquent émettent un flux infra-rouge plus important. Les régions les plus froides ont une température de 35-40 K, alors que la température des régions les plus chaudes peut atteindre 55-65 K. L’étude détaillée des mesures ISO montre de plus que l’anticorrélation n’est pas parfaite, la courbe de lumière thermique étant légèrement décalée ("en retard") par rapport à la courbe de lumière visible. Ceci permet de mesurer l’inertie thermique du sol de Pluton et suggère que le matériau, constituant les régions sombres de la planète, est probablement poreux.

Figure 2

La "courbe de lumière" de Pluton/Charon à 60 micron. Le système émet environ 60 % de plus de flux à la longitude orbitale L=100 qu’à la longitude L=240. La courbe en trait plein est une modèlisation : on n’obtient un bon accord avec les observations qu’en prenant en compte un effet de retard dû à l’inertie thermique du sol du Pluton.

Les résultats détaillés de ces observations seront publiés dans la revue internationale Icarus. Le satellite ISO a été financé par l’Agence Spatiale Européenne. Le DESPA (UMR 8632) est partiellement financé par le CNRS.

Détails : Emmanuel.Lellouch obspm.fr

Contact presse : Martine.Mathieu obspm.fr

Dernière modification le 24 février 2013

A team from Observatoire de Paris has observed the variations of the thermal Infra-red flux of the Pluto-Charon system. Such variations prove that the surface of Pluto is not isothermal. The measurements provide an estimate of the thermal inertia of Pluto’s surface as well as indications about its physical nature.

The Pluto-Charon system is unique in the Solar System. The two bodies, of similar sizes (respective diameters 2320 and 1180 km), orbit around their common center of gravity with a 6.4 day period. This time interval also corresponds to the rotation of each body about its polar axis ; therefore, each of the two bodies permanently exhibit a same side to the other.

Observations with ISOPHOT, performed by a team led by Emmanuel Lellouch (Observatoire de Paris, DESPA), provided the first unambiguous detection of the "light curve" of the Pluto-Charon system at thermal wavelengths (Fig. 1).

Figure 1

La détection de Pluton/Charon à deux longueurs d’onde (60 et 100 micron) obtenue par ISOPHOT le 17 mars 1997. Le niveau de flux est très bas (environ 0.40 Jansky à 60 micron et 0.53 Jansky a 100 micron).De plus, le système est très lointain, on ne distingue pas séparément Pluton et Charon.

As a matter of fact it is a "temperature curve" : at some orbital positions, the system emits more thermal flux (thermal energy) than at others, implying that the regions seen from the Earth at that time are warmer. It has been known for a long time that Pluto’s surface is not uniform. In particular, the solar light (in the visible range) reflected by Pluto, reproducibly varies with the 6.4 day period. Thus the visual magnitude of Pluto varies with its position on its orbit (measured by its longitude ranging from 0 to 360 degrees). Pluto emits a maximum of visible light at a longitude L = 220 degree and a minimum near L = 100. Conversely the measurements made by the ISOPHOT camera mounted on the ISO satellite, show (Fig. 2) a maximum thermal flux of the Pluto-Charon system around L = 80 and a minimum around L = 240.

Figure 2

La "courbe de lumière" de Pluton/Charon à 60 micron. Le système émet environ 60 % de plus de flux à la longitude orbitale L=100 qu’à la longitude L=240. La courbe en trait plein est une modèlisation : on n’obtient un bon accord avec les observations qu’en prenant en compte un effet de retard dû à l’inertie thermique du sol du Pluton.

This general anti-correlation with the visible light curve is normal : it is expected that the darker regions of Pluto are warmer that the brighter ones. Indeed, the darker regions absorb more the solar energy, they warm up more and therefore emit a larger infra-red flux. The coldest regions have a temperature of 35-40K, while the warmest may reach 55-65K. The detailed analysis of the ISO measurements shows, in addition, that the anti-correlation is not perfect, but the thermal "light curve" is actually slightly shifted ("delayed") relative to the visible light curve. From this shift, the thermal inertia of Pluto’s surface may be measured, suggesting that the material of the darkest regions is probably porous.

This work is detailed in a paper accepted for publication by the international journal Icarus. ISO has been built by the European Space Agency. The DESPA (UMR 8632) is a department of the Observatoire de Paris, partially supported by CNRS.

Details : Emmanuel.Lellouch obspm.fr

Press contact : Martine.Mathieu obspm.fr

Dernière modification le 4 mars 2013