Jak se vyvíjela dvojice Pluto - Charon?

I když už Pluto není oficiálně planetou Sluneční soustavy, je přece jen něčím výjimečné. Má své vlastní dvojče - Charon. Na rozdíl od jiných systémů planet a jejich měsíců mají totiž obě tělesa srovnatelnou velikost.

Nedávno zveřejněná vědecká práce se zabývá vznikem dvojitého systému ve vnější Sluneční soustavě. Místo klasického scénáře, kdy se měsíc po velkém impaktu nejprve formuje blízko planety a pak se slapovými silami vzdaluje, se autoři zabývají tím, jestli se celý systém nemohl vyvíjet naopak slapovým přibližováním měsíce k Plutu.

Ukázalo se, že je gravitační zachycení Charonu a jeho následné sblížení s Plutem nejen možné, ale dokonce i jednoduše vysvětluje několik zvláštností, které klasické impaktní scénáře naopak objasnit neumějí.

Pluto a Charon - zvláštní pár

Poměry hmotností a složení těchto těles už dlouho naznačují, že se u Pluta a Charonu nejedná o běžný systém typu Země a Měsíc. Charon má zhruba osminu hmotnosti Pluta - a to je o hodně víc, než je obvyklé pro planetární měsíce. Oba objekty mají podobný podíl horniny a ledu. Povrch Pluta je asi ze dvou třetin tvořen horninou, Charon má zhruba tři pětiny povrchu pokryté horninami.

Aby mohla vzniknout dvojice těles s podobnými vlastnostmi, musely by být podmínky pradávné srážky dvou objektů velice specifické - musela by se odehrát pod velice šikmým úhlem, s nízkou relativní rychlostí obou objektů a dalšími parametry.

Kromě toho chybí na Plutu to, co by se dalo čekat při počáteční rychlé rotaci tělesa - a to tzv. rovníková výduť, zploštění celého objektu, které by zůstalo patrné i po zpomalení rotace. Data, která nám zprostředkovala sonda New Horizons, naopak ukazují, že Pluto i Charon jsou kulové objekty s odchylkami jen kolem půl procenta.

Na Charonu navíc chybí stopy po vlivu přílivových sil, které by se daly očekávat při silných přílivových napětích očekávaných při impaktním vzniku tělesa.

Vědci tedy v poslední době zvažují i jiné, komplikovanější scénáře. Vznik by bylo možné vysvětlit například krátkým přiblížením a následným oddělením obou těles v binárním, gravitačně propojeném systému. Přitom by se měl poměr ledu a horniny na jejich povrchu měnit jen málo.

Nová studie ukazuje, že pokud Pluto svůj měsíc Charon spíše zachytil a teprve potom se obě tělesa vzájemně přílivově přibližovala, vyřeší to elegantně problém chybějících přílivových trhlin.

Pokud se uvažuje o retrográdním oběhu měsíce, je celý případ ještě zajímavější. Dostatečně hmotný měsíc může planetě údajně obrátit směr rotace a po dosažení společné synchronizace je pak rotace planety i měsíce retrográdní vůči jejich oběhu kolem Slunce. Je pozoruhodné, že právě to je případ Pluta a Charonu.

Minulost systému Pluto a Charon

Možná tedy máme ve vnější Sluneční soustavě dva objekty, které se kdysi díky působení gravitačních hrátek setkaly ve větší vzdálenosti, než v jaké se nacházejí dnes. Mohly se tehdy vůči sobě pohybovat buď po běžné (prográdní), nebo dokonce opačné (retrográdní) dráze.

Postupem doby se Charon přibližoval k Plutu. Přitom se obě tělesa postupně synchronizovala, až skončila v nynějším dvojitém synchronním oběhu. Takový vývoj by byl zároveň geologicky šetrný a obešel by se bez dramatického impaktu, jaký postihl v minulosti naši vlastní planetu a Měsíc.

Pluto a Charon by podle této teorie připomínaly starý manželský pár, který se po celoživotním shonu dnes už jen poklidně sune po své oběžné dráze kolem Slunce.

^{Zdroje: https://arxiv.org/html/2511.17832v1, Synchronisation of a tidal binary by inward orbital migration. The case of Pluto and Charon, Michael Efroimsky, Michaela Walterova, Yeva Gevorgyan, Amirhossein Bagheri, Valeri V. Makarov, Amir Khan, Earth and Planetary Astrophysics}