Voir la source de Planète double

{{Ébauche|astronomie}}
{{Article principal|Système binaire (astronomie)}}

Le terme informel « '''planète double''' » est utilisé pour décrire deux [[planète]]s en [[orbite]] l'une autour de l'autre. Le terme formel est [[système binaire (astronomie)|système binaire]] planétaire ou de planètes (à ne pas confondre avec un [[système planétaire]] à deux planètes).

La [[définition des planètes de l'Union astronomique internationale]] adoptée en 2006 mentionne qu'un objet en orbite autour d'une planète est un [[satellite naturel|satellite]] et non pas une planète. À ce titre, aucune « planète double » n'est reconnue officiellement.

Un critère communément utilisé de façon informelle est que, indépendamment de cet aspect satellitaire, chaque objet doit respecter les critères [[définition des planètes|définissant une planète]] et que le [[barycentre]] de la paire doit être à l'extérieur des deux corps. Cependant, ce dernier critère n'est pas approuvé par tout le monde et d'autres définitions ont été proposées.

De façon analogue, on peut parler d'[[astéroïde double]], comme pour {{PM1|90|Antiope}} et [[S/2000 (90) 1|son satellite]], ou plus généralement de système double de [[Planète mineure|planètes mineures]], notamment pour le [[système plutonien|couple formé]] par la [[planète naine]] [[Pluton (planète naine)|Pluton]] et son gros compagnon [[Charon (lune)|Charon]]<ref>{{harvsp|Stern|1997|p=778}}</ref>{{,}}<ref>{{en}} {{lien web|url=http://nineplanets.org/pluto.html|titre=Pluto|site=nineplanets.org|auteur=Bill Arnett|année=2011}}.</ref>, parfois qualifié de « planète naine double » depuis le [[Pluton (planète naine)#Statut de planète naine|reclassement de Pluton]].

== Contexte ==
Il y a depuis longtemps un débat sur la définition du seuil entre une planète double et un système planète-satellite. Dans la plupart des cas, le problème ne se pose pas puisque le secondaire (l'objet le plus petit du couple considéré) a une masse relativement faible en comparaison de celle du primaire (l'objet le plus gros). En particulier, à l'exception des systèmes [[Terre]]-[[Lune]] et [[Pluton (planète naine)|Pluton]]-[[Charon (lune)|Charon]], tous les satellites de planètes et [[Planète naine|planètes naines]] du [[Système solaire]] ont des masses inférieures à 0,00025 (1/4000) fois celle de leur primaire. D'un autre côté, la [[Terre]] et la [[Lune]] ont un ratio de masse de 0,01230 (1/81) et [[Pluton (planète naine)|Pluton]] et sa lune [[Charon (lune)|Charon]] un ratio de masse de 0,147 (1/7).

== Définitions ==
=== Définition classique ===
[[Fichier:DoublePlanet.gif|vignette|Deux planètes fictives en orbite autour de leur centre commun de gravité.]]
Un point de vue généralement accepté pour faire la différence entre un système planète-satellite et une planète double est la localisation du [[utilisation du barycentre en physique|centre de masse]] des deux objets. Si le centre de masse n'est pas localisé sous la surface de l'un des deux objets, on le désigne généralement comme une planète double. Dans ce cas, les deux objets orbitent autour d'un point central placé dans l'espace qui les sépare. Selon cette définition, Pluton et Charon seraient considérés comme une planète (naine) double, alors que la Terre et la Lune ne le seraient pas. 

Selon cette définition, un système {{math|P-S}} (où {{math|P}} est l'objet primaire {{incise|c'est-à-dire le plus massif des deux}} et {{math|S}} l'objet secondaire) est un système binaire de planètes [[Équivalence logique|si et seulement si]] : 
:<math>\begin{cases}
\dfrac{R_\mathrm P}D < \dfrac{M_\mathrm S}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}\\ \\
\dfrac{R_\mathrm S}D < \dfrac{M_\mathrm P}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}
\end{cases}</math>
où <math>R_\mathrm X</math> et <math>M_\mathrm X</math> désignent le rayon et la masse de l'objet {{math|X}}, et {{mvar|D}} la distance entre {{math|P}} et {{math|S}}.

{{démonstration|Soient <math>D_\mathrm P</math> et <math>D_\mathrm S</math> les distances du centre de masse {{math|G}} aux centres des deux objets. La position de {{math|G}} est définie par <math>M_\mathrm P D_\mathrm P=M_\mathrm S D_\mathrm S</math>. Comme <math>D_\mathrm P+D_\mathrm S=D</math>, on obtient :
:<math>\begin{cases}
D_\mathrm P=\dfrac{M_\mathrm S}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}D\\ \\
D_\mathrm S=\dfrac{M_\mathrm P}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}D
\end{cases}</math>

Pour que {{math|G}} soit extérieur aux deux objets il faut et il suffit que <math>D_\mathrm P>R_\mathrm P</math> et <math>D_\mathrm S>R_\mathrm S</math>, ce qui conduit immédiatement aux deux inégalités citées plus haut.}}

Remarque : en pratique la seconde de ces deux relations est toujours vérifiée (centre de masse extérieur à l'objet secondaire), c'est la première qui ne l'est généralement pas (le plus souvent le centre de masse est situé à l'intérieur de l'objet primaire).

{{exemple| nom=Exemple du système Pluton-Charon|
<math>R_\mathrm P=</math> {{unité|1185|km}}, <math>M_\mathrm P=</math> {{unité|1.314|e=22|kg}}, <math>R_\mathrm S=</math> {{unité|607|km}}, <math>M_\mathrm S=</math> {{unité|1.52|e=21|kg}}, <math>D=</math> {{unité|17181|km}} :
:<math>\begin{cases}
\dfrac{R_\mathrm P}D\simeq0{,}069 < \dfrac{M_\mathrm S}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}\simeq0{,}104\\ \\
\dfrac{R_\mathrm S}D\simeq0{,}035 < \dfrac{M_\mathrm P}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}\simeq0{,}896
\end{cases}</math>
Le système [[Pluton (planète naine)|Pluton]]-[[Charon (lune)|Charon]] est une planète double (le centre de masse du système est situé à l'extérieur des deux objets).}}

{{exemple| nom=Exemple du système Terre-Lune|
<math>R_\mathrm P=</math> {{unité|6371|km}}, <math>M_\mathrm P=</math> {{unité|5.9736|e=24|kg}}, <math>R_\mathrm S=</math> {{unité|1737|km}}, <math>M_\mathrm S=</math> {{unité|7.3477|e=22|kg}}, <math>D=</math> {{unité|384399|km}} :
:<math>\begin{cases}
\dfrac{R_\mathrm P}D\simeq0{,}017 > \dfrac{M_\mathrm S}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}\simeq0{,}012\\ \\
\dfrac{R_\mathrm S}D\simeq0{,}005 < \dfrac{M_\mathrm P}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}\simeq0{,}988
\end{cases}</math>
Le système [[Terre]]-[[Lune]] n'est pas une planète double (le centre de masse du système est situé à l'extérieur de la Lune, mais à l'intérieur de la Terre).}}

Le même concept peut être étendu à un système de deux planètes, ou d'une étoile et d'une planète.

{{exemple| nom=Exemple du système Soleil-Jupiter|
<math>R_\mathrm P=</math> {{unité|696342|km}}, <math>M_\mathrm P=</math> {{unité|1.9891|e=30|kg}}, <math>R_\mathrm S=</math> {{unité|69911|km}}, <math>M_\mathrm S=</math> {{unité|1.8986|e=27|kg}}, <math>D=</math> {{unité|778412027|km}} :
:<math>\begin{cases}
\dfrac{R_\mathrm P}D\simeq0{,}00089 < \dfrac{M_\mathrm S}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}\simeq0{,}00095\\ \\
\dfrac{R_\mathrm S}D\simeq0{,}00009 < \dfrac{M_\mathrm P}{M_\mathrm P+M_\mathrm S}\simeq0{,}99905
\end{cases}</math>
Le centre de masse du système est situé (légèrement) à l'extérieur du [[Soleil]], et bien sûr (très loin) à l'extérieur de [[Jupiter (planète)|Jupiter]] : si le Soleil était une planète on qualifierait le système Soleil-Jupiter de planète double. Ce système est comparable à une [[étoile double]], sauf que Jupiter n'est pas assez grosse pour que les réactions de [[fusion nucléaire]] s'enclenchent en son centre.}}

=== Définition d'Isaac Asimov ===
[[Image:Moon Earth Comparison.png|vignette|250px|En utilisant la définition d'Asimov, la Terre forme avec la Lune une planète double.]]
Une autre définition propose une relation entre la masse du satellite, de la planète et du [[Soleil]] combinée à la distance entre le satellite, la planète et le Soleil. Ainsi, il est déterminé quel objet exerce la plus grande force sur le satellite. {{précision nécessaire|Cette définition a été proposée par [[Isaac Asimov]]}}. Dans le cas de [[Saturne (planète)|Saturne]] et de son satellite [[Titan (lune)|Titan]], il a été démontré que l'effet gravitationnel de Saturne sur Titan est 380 fois plus grand que celui du Soleil. Dans presque tous les cas, la planète exerce une force plus grande que le Soleil : le cas de la Lune est ici une exception qui ferait du [[système Terre-Lune]] une planète double, l'effet gravitationnel du Soleil sur la Lune étant environ le double de celui exercé par la Terre sur la Lune.

== Décisions ==
En [[2006]], l'[[Union astronomique internationale]] a brièvement songé à {{précision nécessaire | définir de manière claire le terme « planète double », qui aurait de fait inclus Pluton et Charon}}, mais cette définition n'a finalement pas été ratifiée.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Annexes ==
=== Articles connexes ===
* [[Définition des planètes]]
* [[Sphère de Hill]]
* [[Satellite naturel]]
* [[Orbite de la Lune]]

=== Bibliographie ===
* {{article|lang=en|prénom1=S. Alan|nom1=Stern|résumé=http://adsabs.harvard.edu/abs/1997Natur.385..778S|url texte=http://www.nature.com/nature/journal/v385/n6619/full/385778a0.html|titre=Clyde Tombaugh (1906-97) Astronomer who discovered the Solar System's ninth planet|périodique=Nature|volume=385|année=1997|pages=778|extrait=(Pluto and Charon are) the only known example of a true double planet.}}
* {{article|lang=en|résumé=http://www.nature.com/nature/journal/v389/n6649/full/389327a0.html|prénom1=Jack J.|nom1=Lissauer|titre=It's not easy to make the Moon|périodique=Nature|volume=389|année=1997|mois=septembre|date=25|pages=327}}

===Liens externes===
* [http://gallinagomedia.tumblr.com/post/133770135429/planète-satellite-et-planète-double-la-terre Planète-double: Gallinago Media]

{{Palette|Classes de planètes}}
{{portail|astronomie}}

[[Catégorie:Planète|Double]]
[[Catégorie:Planète binaire|*]]