Księżyc, który zamienił planetę w karzełka. Charon, Pluton i kosmiczne przypadki

Na kilku teleskopowych zdjęciach Plutona z lat 1965-1978, oznaczonych w archiwum jako fotografie "z defektem", widać dziwne wybrzuszenie na powierzchni planety. Dzięki niemu właśnie odkryto księżyc, którego nikt nie szukał, a który wprowadził spore zamieszanie we współczesnej astronomii.

Po lewej: zdjęcie Plutona z Charonem na niewyraźnym zdjęciu z 1978 roku. Po prawej: fotografia Charona wykonana podczas przelotu sondy New Horizon

Foto: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker/domena publiczna

Mikołaj Kopernik. Człowiek, który wstrzymał Słońce

46 lat temu amerykański astronom James Christy odkrył Charona, największego z pięciu naturalnych satelitów Plutona, uważanego wówczas za dziewiątą planetę Układu Słonecznego, dziś należącego do licznego zbioru planet karłowatych.

Odkrycia dokonano w Obserwatorium Astronomicznym Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych we Flagstaff w Arizonie. W tym samym mieście znajduje się Obserwatorium Lowella, w którym 18 lutego 1930 roku młody astronom Clyde Tombaugh jako pierwszy zaobserwował planetę Pluton.

Dziewanna, Lem, Muminek, Zosiakaczmarek... Skąd się biorą nazwy planetoid?

Żona kontra żona

Odkryty 22 czerwca 1978 roku księżyc Plutona nazwano, zgodnie z życzeniem Jamesa Christy'ego, imieniem Charona, w mitologii greckiej boga umierających, którego głównym zadaniem było przewożenie do Hadesu dusz zmarłych łodzią przez rzekę Styks. Przez kilka lat koledzy astronoma forsowali nazwę "Persefona" (mitologiczna żona Hadesa/Plutona), ale Christy, któremu tradycyjnie przysługiwało pierwszeństwo w tej materii, był uparty.

Okazało się, że w greckim "Charonie" kryło się coś więcej. Było to zdrobnienie imienia żony Christy'ego Charlene, którą pieszczotliwie nazywał "Char". Międzynarodowa Unia Astronomiczna zaakceptowała propozycję odkrywcy osiem lat później. Żona Hadesa na pociechę dostała aż dwie planetoidy, obie odkryte jeszcze w XIX wieku – to (399) Persefona oraz (26) Prozerpina ("Prozerpina" to imię tej samej bogini w mitologii rzymskiej).

Ciemna materia kontra superziemia. Astronomiczne rewolucje Bohdana Paczyńskiego

Odkrycie Charona pozwoliło uczonym na znacznie dokładniejsze oszacowane masy Plutona, a także, w połączeniu z późniejszymi odkryciami obiektów leżących jeszcze dalej od słońca niż te dwa ciała, doprowadziło w końcu do bardzo poważnej zmiany w nauce o Układzie Słonecznym. To m.in. za sprawą Charona w 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna postanowiła odebrać Plutonowi status planety i zaliczyć go do grona planet karłowatych, takich jak Ceres, Eris czy Sedna.

Ale w 1978 roku wcale nie szukano księżyca. Zadaniem Christy'ego było po prostu dokładniejsze określenie orbity Plutona. To dlatego wpatrywał się on w najnowsze i nieco starsze płyty fotograficzne z obrazem planety. I wtedy odkrył wybrzuszenie w kształcie Plutona, które wcześniej brano za błąd aparatury obserwacyjnej i rejestrującej, a które ku zaskoczeniu samego odkrywcy okazało się satelitą.

Konstanty Ciołkowski projektował statki kosmiczne, zanim pojawiły się samoloty

Dzieje umniejszania

Skomplikowanej relacji człowieka z Plutonem od początku patronował przypadek. Samego odkrycia tej planety dokonano przypadkowo, choć astronomowie byli wtedy przekonani, że jest zupełnie odwrotnie, bo znaleźli planetę dokładnie tam, gdzie się spodziewali.

– Plutona poszukiwano w podobny sposób, jak Neptuna, badając zaburzenia w ruchach planet zewnętrznych, zwłaszcza Urana i Neptuna – mówił w Polskim Radiu historyk nauki dr Jarosław Włodarczyk. – Na tej podstawie ustalono orbitę zaburzającej planety. Przez długi czas jej poszukiwano i w końcu, nie tak daleko od miejsca, w którym należało się spodziewać obecności tej planety, odkryto ją. Było to w 1930 roku. Kilka-kilkanaście lat temu okazało się, że Pluton ma zbyt małą masę, jest za małym ciałem, by mógł w tym stopniu zaburzać grawitacyjnie tory Urana i Neptuna. W ten sposób Pluton znalazł się na granicy świata planet i świata małych obiektów, takich jak planetoidy – dodał.

Posłuchaj

19:33 Jarosław Włodarczyk Dorota Truszczak PR 2000.mp3 Audycja w 70. rocznicę odkrycia Plutona. Planetolog prof. Jacek Leliwa-Kopystyński i historyk nauki dr Jarosław Włodarczyk rozmawiają z Dorotą Truszczak (PR, 2000)

 

Ludwik Zajdler. Astronom, który cały czas pilnował czasu

Słowa te wypowiadał dr Jarosław Włodarczyk w 2000 roku, a więc wciąż w epoce, w której Pluton w oficjalnej nomenklaturze był planetą. Jednak już wtedy coraz częściej pojawiały się głosy, że ten stan rzeczy jest coraz trudniejszy do utrzymania w świetle świeżo poznawanych faktów. Najbardziej jakimkolwiek zmianom przeciwstawiali się astronomowie z USA, bo Pluton był ich oczkiem w głowie jako jedyna planeta odkryta przez Amerykanów.

W 2007 roku, a więc już w czasach Plutona-karła, prof. Kazimierz Stępień, astronom i astrofizyk z Uniwersytetu Warszawskiego, tłumaczył, jak powstały te rozbieżności. – Dawniej, gdy odkrywano planety, nikt nie pokusił się o dokładne zdefiniowanie, co jest, a co nie jest planetą. Wydawało się, że między ciałami niebieskimi są wyraźne różnice i nikt po prostu nie martwił się, gdzie jest granica między planetami a czymś, co nie jest planetą – mówił w Polskim Radiu.

Posłuchaj

01:22 Uran nie planeta Kazimierz Stępień Krzysztof Michalski PR 2007.mp3 Dlaczego Uran przestał być planetą? Z prof. Kazimierzem Stępniem rozmawia Krzysztof Michalski (PR, 2007)

 

Stephen Hawking. Wybitny umysł w sparaliżowanym ciele

Astrofizyk Józef Smak już w 1999 roku nie miał wątpliwości, że u źródeł "sprawy Plutona" stoi dokonanie Jamesa Christy'ego. – Wszystko zaczęło się w końcu lat 70., gdy odkryty został satelita Plutona, któremu nadano imię Charon. Dzięki temu odkryciu stało się możliwe wyznaczenie masy zarówno planety, jak i jej księżyca. Ku powszechnemu zaskoczeniu okazało się wtedy, że masa Plutona wynosi zaledwie jedną pięćsetną masy Ziemi – opowiadał.

Posłuchaj

06:53 Pluton jeszcze jako planeta plus Charon Józef Smak PR 1999.mp3 Astrofizyk Józef Smak opowiada o Plutonie i jego miejscu w Układzie Słonecznym w audycji z cyklu "Niebo pełne gwiazd" (PR, 2009)

 

Edwin Hubble. Wypatrzył uciekające galaktyki

W toku dalszych badań okazało się, że sam Charon w stosunku do Plutona ma tak dużą masę, że satelita nie okrąża planety tak, jak Ziemię okrąża nasz Księżyc. Z powodu dużo mniejszej różnicy mas zarówno Pluton, jak i Charon krążą wokół wspólnego środka ciężkości znajdującego się na zewnątrz planety. W 1990 i 1994 roku teleskop Hubble'a wykonał dwie wyraźne fotografie Plutona i Charona. W kolejnych latach na tyle udoskonalono naziemną aparaturę obserwacyjną, że astronomowie mogą dziś oglądać oba ciała nie jako niewyraźną kulkę z brzuszkiem, lecz dwie osobne tarcze.

Rozwój technologiczny nie ustawał, przyrządy były coraz lepsze, uczeni widzieli coraz więcej i coraz dalej. Następujące na początku XXI wieku odkrycia wielu obiektów podobnych do Plutona, podobnie jak on krążących w Pasie Kuipera (obszar Układu Słonecznego rozciągający się za orbitą Neptuna), a nawet jeszcze dalej, nie działały na korzyść planetarnego statusu Plutona.

Jego los przypieczętowało odkrycie Eris w 2005 roku, ciała nieco mniejszego objętościowo, lecz o masie większej niż Pluton. Uchwała Międzynarodowej Unii Astronomicznej z 2006 roku stała się wówczas formalnością. Ustanowiono nową klasę obiektów - planety karłowate, a Pluton podzielił się z Eris pierwszym i drugim miejscem na podium największych i najmasywniejszych wśród karłów.

W czerwcu 2015 roku miało miejsce jedno z najdonioślejszych wydarzeń w historii badania Plutona i Charona. Układ został szczegółowo sfotografowany przez mijającą go sondę New Horizon, pierwszy statek kosmiczny, który odwiedził te rejony. W dniach, gdy sonda przelatywała najbliżej obu ciał, obsługujące ją Laboratorium Fizyki Stosowanej Johnsa Hopkinsa gościło specjalnie zaproszonych na tę okazję Jamesa Christy'ego oraz dzieci Clyde'a Tombaugha.

mc