Харон ( Charon )

  Открытие. Общие сведения
  Характеристики двойной системы Плутон - Харон
  Внутреннее строение Харона
  Орбитальные элементы. Ориентация Плутона и Харона
  Карта Харона
  Фотометрия
  Вращение Харона
  Виды Харона
  Литература

     Открытие. Общие сведения

Спутник Плутона Харон был открыт в 1978 г. Кристи и Харрингтоном [1] на снимке, полученном в Морской обсерватории, причем спутник еле различим в виде горба на изображении планеты. Максимальное угловое расстояние между планетой и спутником составляет 0".9, поэтому наблюдения системы с Земли представляют большую трудность. Основные параметры системы Плутон – Харон были получены во время взаимных затмений и покрытий планеты и спутника, которые наблюдаются, когда плоскость орбиты Харона проходит вблизи линии, соединяющей Солнце и Плутон. Такие события повторяются раз в 124 года, что равно половине периода обращения Плутона вокруг Солнца. Мы оказались свидетелями этих редких событий, которые начались в 1985 г. и продолжались до 1990 г. Фотометрические наблюдения взаимных прохождений объектов и их теней по диску планеты и спутника позволили наиболее точно определить параметры системы.     

Спутник назван в честь персонажа греческой мифологии Харона — перевозчика душ через реку Стикс (Ахерон) в Аид (царство мертвых).   Гюстав Доре (Gustave Doré, 1832-1883). Иллюстрация к "Божественной комедии" Данте. Ад - Песня 3. 76-78. "...И вот в ладье навстречу нам плывет Старик, поросший древней сединою, Крича: «О, горе вам, проклятый род! Забудьте небо, встретившись со мною! В моей ладье готовьтесь переплыть К извечной тьме, и холоду, и зною..."

Характеристики двойной системы Плутон - Харон

Оказалось, что имеет смысл рассматривать систему Плутон – Харон как двойную. Плутон и Харон – шарообразные тела с радиусами 1153 и 603.6 км. Отношение массы спутника к массе планеты составляет (0.1165 ± 0.0055) [15] , что является самым большим в Солнечной системе, поэтому оба тела обращаются по круговым орбитам вокруг общего центра масс на расстоянии 19130 км друг от друга с периодом 6.387 сут. Каждое из тел вращается вокруг собственной оси с тем же периодом. Оси вращения перпендикулярны плоскости орбиты Харона. Плутон и Харон постоянно ориентированы друг к другу одними сторонами. Таким образом, система считается полностью закончившей свою эволюцию – она является дважды синхронизированной – синхронность вращения планеты и спутника с орбитальным движением.
     Масса системы Плутон-Харон составляет (1.4570 ± 0.0009) x 10²² кг [15], что около 0.00247 массы Земли. Харон почти вдвое темнее Плутона. Альбедо Плутона 60 %, альбедо Харона - 37%. Средняя плотность Харона (1.65 ± 0.06) г/см ³, в то время как у Плутона (2.03 ± 0.06) г/см ³  [15]. Отсюда можно сделать вывод, что если состав Плутона - это каменные породы и водяной лед, то Харон - аналог ледяных спутников Сатурна. Такое различие указывает на независимое происхождение этих небесных тел. Таким образом, вопрос о происхождении Плутона и пары Плутон-Харон остается открытым.

Внутреннее строение [13][14]   

Внутреннее строение Плутона[14] и Харона[13]  различно. О внутреннем строении Плутона можно судить по его низкой средней плотности 1,7 г/см3, т.е. Плутон состоит на 1/3 из каменных горных пород и на 2/3 из водяного льда. Каменное ядро диаметром 1 500 км окружено слоем водяного льда толщиной 400 км. Харон покрыт водяным льдом, а не метаново-азотным, как Плутон.

 Планетоцентрические орбитальные элементы [15]

Планетоцентрические орбитальные элементы Харона на эпоху  JD 2 452 600.5
Обозначения:

a (км) - средняя большая полуось,
e - средний эксцентриситет,
i(град) - наклон к орбите Плутона,
ω (град) - аргумент периастра,
M(град) - средняя аномалия,
W (град) - долгота восходящего узла,
P(сут) - сидерический период.

Карта Харона [10]

Это первая карта спутника Плутона. Карта основана на фотометрических наблюдениях. Она покрывает всю поверхность Харона (Courtesy A.Tayfun Oner, based on pictures courtesy of Marc Buie/Lowell Observatory)

 

Фотометрия

Цветовой показатель Харона B-V =  +0.710 [10]

Поверхность Плутона покрыта льдом из замороженного азота с небольшим количеством метана. В некоторых районах на поверхность выходит водяной лед и даже немного льда монооксида углерода (угарного газа). Желтовато-розоватый оттенок придают оседающие из атмосферы частички сложных органических соединений, образующиеся из атомов углерода, азота, водорода и кислорода под воздействием солнечного света. Харон покрыт водяным льдом, а не метаново-азотным, как Плутон и имеет серый нейтральный цвет

Атмосфера Харона

Наблюдения звездных покрытий Хароном не показали присутствия атмосферы вокруг Харона [4].

Рекомендуемые величины для направления северного полюса вращения и первого меридиана Харона (2000).
a_0,d₀ - стандартные экваториальные координаты на эпоху J2000 (равноденствие J2000).
Приблизительные координаты северного полюса неизменной плоскости
             a₀ = 273 °.85, d₀= 66°.99.
d = интервал времени в сутках от стандартной эпохи

Эпоха 2000 январь 1.5, т.е. JD 2451545.0 TCB).

1. Christy, J. W. & Harrington, R. S. The satellite of Pluto. Astron. J., vol. 83, 1978, p. 1005, 1007, 1008.
2. M. J. Person, J. L. Elliot, A. A. S. Gulbis, et al. . 2006. Charon's Radius and Density from the Combined Data Sets of the 2005 July 11 Occultation. Astron. J., V. 132. No.4. 2006. P. 1575–1580.
3. B. Sicardy, A. Bellucci, E. Gendron, et al. Charon's size and an upper limit on its atmosphere from a stellar occultation. Nature 439, 52-54 (5 January 2006).
4. A. A. S. Gulbis, J. L. Elliot, M. J. Person,  et al. Charon's radius and atmospheric constraints from observations of a stellar occultation. Nature 439, 48-51 (5 Jan. 2006).
5. Sicardy, B. et al. The 11 July 2005 Charon stellar occultation. AAS/Division for Planetary Sciences Meeting Abstracts 37, 733 (2005).
6. Null, G.W., and Owen, W.M. 1996. ``Charon/Pluto Mass Ratio Obtained with HST CCD Observations in 1991 and 1993'', Astron. J., 111, 1368.
7. Tholen, D.J. and Buie, M.W. 1990. ``Further Analysis of Pluto-Charon Mutual Event Observations-1990'', Bulletin of the American Astronomical Society 22, 1129.
8. Reinsch, K., Burwitz, V., and Festou, M. C. 1994. ``Albedo Maps of Pluto and Improved Physical Parameters of the Pluto-Charon System'', Icarus 108, 209-218.
9. Buie, M.W., D. J. Tholen, & Wasserman, L. H., 1997. Separate Lightcurves of Pluto and Charon. Icarus 125, 233.
10. Buie, M. W., Tholen, D. J. & Horne, K. Albedo maps of Pluto and Charon - Initial mutual event results. Icarus 97, 211–227 (1992).
11. Young, L. A. Bulk Properties and Atmospheric Structure of Pluto and Charon. Ph.D. Thesis (1994).
12. Jacobson, R.A. (2005) PLU013 - JPL satellite ephemeris.
13. Simonelli, Damon P.; Reynolds, Ray T. The interiors of Pluto and Charon - Structure, composition, and implications. Geophysical Research Letters, vol. 16, Nov. 1989, p. 1209-1212.
14. McKinnon, William B.; Mueller, Steve. Pluto's structure and composition suggest origin in the solar, not a planetary, nebula. Nature, vol. 335, Sept. 15, 1988, p. 240-243.
15. M. W. Buie, W. M. Grundy, E. F. Young, L. A. Young, S. A. Stern. Orbits and photometry of Pluto’s satellites: Charon, S/2005 P1 and S/2005 P2. The Astronomical Journal, 132, p. 290–298, 2006.