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 њ.85, d₀= 66њ.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.