Плутон - двойная планета

После открытия Феба (девятого спутника Сатурна) все новые спутники планет Солнечной системы обнаруживались фотографическим путем. Не составляет исключения и Харон, единственный известный спутник Плутона, хотя он находится так далеко от нас, что отчетливое его изображение получить невозможно. В лучшем случае его присутствие удается заметить по некоторой вытянутости диска Плутона, которая видна на приведенной здесь увеличенной репродукции негатива (вверху). Порой же он вообще не выдает своего присутствия.

Снимок, по которому открыт Харон, был сделан месяца на три раньше той фотографии, которая приведена вверху. На увеличенном позитиве (внизу) между нацарапанными скобками можно увидеть три изображения Плутона. Отклонение от окружности (на практике - маленький сгусток зерен серебра в эмульсии) обнаружил 22 июня 1978 г. Джеймс Кристи из обсерватории ВМС США, пользуясь автоматическим измерительным устройством "Старскан". Отклонение было настолько слабым, что на основании одного снимка нельзя было с уверенностью говорить о существовании спутника. К счастью, были сделаны еще два снимка (по три экспозиции на каждом), - и везде диск Плутона имел небольшой выступ, по-разному ориентированный в каждую из трех ночей, когда производилась съемка. Архивные фотографии 1965, 1970 и 1971 гг. окончательно подтвердили наличие у Плутона спутника. Первооткрыватель Джеймс Кристи и его коллега по обсерватории Роберт Харрингтон немедленно начали интенсивную программу исследований, намереваясь получить новые фотографии для расчета орбиты нового спутника; им помогали также К. Дан и Г. Эйблз.

Спутник получил свое название по имени лодочника, который, как рассказывают древние мифы, перевозил души умерших через реку Стикс в Аид - подземное царство Плутона. Множество фотографий, сделанных как после открытия, так и ранее, дали удивительно богатую информацию относительно столь неприметного спутника. Харон совершает полный оборот вокруг Плутона за 6,39 сут и всегда повернут к нему одной стороной, как Луна к Земле. Однако в отличие от Земли Плутон также повернут одной стороной к своему спутнику. Таким образом, оба небесные тела движутся синхронно - так, что периоды их суточных вращений вокруг осей равны между собой и равны периоду обращения Харона вокруг Плутона. Период суточного вращения Плутона был определен по фотометрическим данным пятью годами ранее; теперь же оставалось проверить, не было ли движение спутника принято за вращение самой планеты. Яркость Харона, однако, составляет всего 20% яркости Плутона, и потому он не мог быть причиной наблюдавшихся фотометрических вариаций. Эти вариации, несомненно, обусловлены вращением Плутона и объясняются тем, что отражательная способность разных участков его поверхности существенно различна.

Синхронность суточных вращений объясняется, видимо, тем, что масса Харона составляет 10% массы Плутона - это самое высокое отношение масс спутника и планеты в Солнечной системе. "Односторонняя" синхронность периодов - явление типичное: под действием тяготения планеты период собственного вращения спутника изменяется до тех пор, пока он не начинает совершать в точности один оборот вокруг своей оси за один виток движения по орбите. Большие планеты практически не испытывают влияния со стороны своих спутников, и в этом случае взаимная синхронность периодов вращения встречается гораздо реже. По величине отношения масс спутника и планеты вслед за системой Плутон - Харон идет система Земля - Луна; разумеется, абсолютные значения масс Плутона и Харона намного меньше: масса Плутона составляет 0,002 массы Земли, а Харона - 0,02 массы Луны.

1 июля 1978 г.; Флагстафф, Аризона, США. Дж. Кристи и К. Дан, Обсерватория ВМС. США, Вашингтон. 1,55-метровый астрометрический рефлектор; светофильтр GG14

По оценкам диаметр Харона равен примерно 1400 км, а Плутона - 3000 км. Их отношение столь велико, что Плутон иногда рассматривают как двойную планету. Считают, что оба эти тела состоят из замерзших газов и объемная плотность их чуть меньше плотности воды. Однако было бы преждевременно делать какие-то выводы о составе вещества Плутона и Харона: ведь небольшая ошибка в определении диаметра может вылиться в значительную ошибку в оценке плотности.

13 апреля 1978 г. Флагстафф, Аризона, США. Дж. Кристи и К. Дан, Обсерватория ВМС. США, Вашингтон. 1,55-метровый астрометрический рефлектор; светофильтр GG14

Плоскость экватора у Плутона, по всей видимости, совпадает с плоскостью орбиты Харона, что вполне естественно для небесных тел, движение которых достигло такой согласованности. Орбита Харона близка к круговой; ее средний радиус равен 17 тыс. км. С Земли это соответствует угловому расстоянию чуть меньше 1" - будь оно немного меньше, Харон едва ли удалось бы обнаружить. (Исследователям повезло также и в том, что разница в размерах Плутона и его спутника невелика.) Плоскость орбиты Харона качается относительно луча зрения, что позволяет наблюдать затмения спутника и его прохождения по диску планеты. Это очень важно для определения диаметров и масс компонентов "двойной планеты", а следовательно, и их плотности, что могло бы пролить свет на химический состав вещества на окраине Солнечной системы.