Samedi-sciences (197): on a retrouvé la neuvième planète… ou pas

Une neuvième planète, à peu près dix fois plus grosse que la Terre, et restée invisible jusqu’ici, tourne peut-être autour du Soleil, sur une orbite lointaine qu’elle parcourt en environ quinze mille ans : Mike Brown, planétologue à l’Institut de technologie de Californie (Caltech), en est convaincu.

Vue artistique de l'hypothétique neuvième planète évoluant vers le Soleil © Caltech/R. Hurt (IPAC) Vue artistique de l'hypothétique neuvième planète évoluant vers le Soleil © Caltech/R. Hurt (IPAC)

Une neuvième planète, à peu près dix fois plus grosse que la Terre, et restée invisible jusqu’ici, tourne peut-être autour du Soleil, sur une orbite lointaine qu’elle parcourt en environ quinze mille ans : Mike Brown, planétologue à l’Institut de technologie de Californie (Caltech), en est convaincu. Avec Konstantin Batygin, son collègue du Caltech, il a calculé que le périhélie de la « planète X » - le point de son orbite le plus proche du Soleil – serait sept fois plus éloigné du Soleil que Neptune, et à environ 200 fois la distance moyenne entre la Terre et l’astre du jour. Tandis que le point le plus éloigné serait distant de 600 à 1200 fois la distance Terre-Soleil.

Brown et Batygin développent leur hypothèse de la neuvième planète dans un article publié le 20 janvier dans Astronomical Journal, qui fait l’objet d’analyses poussées dans les revues scientifiques Nature et Science. Par un amusant retournement de situation, il se trouve que Brown a fortement contribué, il y a quelques années, à réduire le nombre de planètes du système solaire de neuf à huit. En effet, Brown a découvert en 2005 un objet éloigné, Eris, une sorte de boule de glace de la taille de Pluton, dans la ceinture de Kuiper, une zone qui s’étend au-delà de Neptune jusqu’à une distance égale à 50 fois celle entre la Terre et le Soleil, et qui est peuplée d’objets principalement constitués de glace.

La présence d’Eris a conduit les astronomes à retirer à Pluton le statut de neuvième planète pour la reclasser comme une planète naine : pour être une planète à part entière, selon les critères de l’Union astronomique internationale, un corps céleste doit avoir balayé tous les autres petits objets se trouvant sur son parcours orbital. Pluton étant en compagnie de corps à peu près de sa taille, elle ne satisfait pas à ce critère.

Il ne restait donc plus que huit planètes à part entière (Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), qui orbitent autour du Soleil pratiquement dans un plan. Or, voilà qu’après avoir « tué » Pluton, Brown ressuscite aujourd’hui la neuvième planète. Soulignons tout de suite que Brown et son compère Batygin n’ont pas observé la fameuse planète. Leurs preuves sont indirectes : ils déduisent l’existence de la neuvième planète d’une configuration particulière de plusieurs objets qui sont en orbite au-delà de Pluton.

Le premier de ces objets a été découvert en 2003 par une équipe dirigée par Brown : Sedna, une planète naine qui vagabonde entre 76 et 1000 fois la distance Terre-Soleil. À l’époque de sa découverte, Sedna était l’objet le plus éloigné du système solaire, et son orbite très inclinée par rapport au plan du système solaire constituait une bizarrerie. C’était un premier indice qu’un astre pouvait perturber l’environnement céleste au-delà de Neptune.

Le télescope de 8 mètres Subaru, sur le Mauna Kea à Hawaii, permettra peut-être de détecter la neuvième planète © Science Le télescope de 8 mètres Subaru, sur le Mauna Kea à Hawaii, permettra peut-être de détecter la neuvième planète © Science

Puis en 2014, les astronomes Chad Trujillo et Scott Sheppard ont annoncé la découverte d’un nouvel objet assez similaire, parcourant une orbite lointaine, qui a été appelé 2012 VP113 (voir notre article). Or, les orbites de Sedna et de VP113 ont des angles assez voisins. Sheppard et Trujillo ont analysé ces deux orbites ainsi que celles de plusieurs autres boules de glace du même genre. Ils ont fait un constat intéressant : à leur périhélie, tous ces objets passent tout près du plan de l’écliptique, autrement dit le plan du système solaire dans lequel se trouve l’orbite terrestre.

Poursuivant ces travaux, Batygin et Brown ont découvert que les périhélies étaient non seulement proches du plan de l’écliptique, mais qu’ils étaient aussi proches entre eux. Ils ont retenu un groupe de six objets sur l’ensemble étudié par leurs collègues, parmi lesquels Sedna et VP113, et effectué des simulations plus précise sur ce groupe de six (dont l’intérêt est qu’ils ont été découverts grâce à six télescopes différents, excluant un biais d’observation).

Les orbites de six objets lointains du système solaire se croisent d'une manière étonnante: cela pourrait résulter de l'influence d'une neuvième planète (en rouge) © Batygin/Brown/Science Les orbites de six objets lointains du système solaire se croisent d'une manière étonnante: cela pourrait résulter de l'influence d'une neuvième planète (en rouge) © Batygin/Brown/Science

Les simulations de Brown et Batygin montrent que les périhélies des six objets « s’agglutinent », ce qui d’après les chercheurs à très peu de chance d’être le fruit du hasard (voir le schéma ci-dessus). De fait, ils ont calculé qu’il y avait seulement 7 chances sur 100.000 que la configuration observée soit due au hasard. Ils estiment que l’agglutination des périhélies est due à l’influence d’une planète lointaine, dix fois plus grosse que la Terre, qui attire les boules de glace et « sculpte » leurs orbites.

Mais si les deux planétologues du Caltech sont très convaincus de leur raisonnement, d’autres chercheurs expriment des réserves. Le satellite Wise de la Nasa a passé en revue le ciel à la recherche de planètes géantes et n’a rien trouvé qui ressemble à l’hypothétique neuvième planète. Cependant, si cette planète X est de la taille de Neptune ou plus petite, il se pourrait que Wise l’ait manquée, ou qu’on la détecte dans un autre ensemble de données du satellite, selon Science.

L’hypothèse de Batygin et Brown est cependant jugé très peu plausible par Hal Levison, planétologue au Southwest Research Institute de Boulder, dans le Colorado. Levison admet qu’il doit y avoir une raison au rapprochement des périhélies des six objets, mais il juge que l’hypothèse de la neuvième planète ne fait qu’ajouter un événement improbable à cette étonnante convergence des périhélies.

D’autant que les deux chercheurs du Caltech ont un problème : comment expliquer que la neuvième planète se soit retrouvée aussi loin, avec une orbite inclinée par rapport au plan où évoluent les huit planètes « classiques » ? Brown et Batygin ont imaginé un scénario : la planète se serait formée dans la même région que Jupiter et Saturne, mais aurait ensuite été éjectée par une autre planète géante.

Mais Batygin et Brown ne convaincront vraiment leurs collègues que si l’on réussit à observer directement la planète. Or, si elle existe, elle n’est pas très lumineuse et se trouve la plupart du temps à une très grande distance, ce qui limite les possibilités de l’apercevoir. Cependant, le télescope Subaru, un instrument japonais, de 8 mètres de diamètre, installé à Hawaii, est capable de recueillir suffisamment de lumière pour détecter ce corps peu brillant. Batygin et Brown se sont associés avec leurs concurrents Sheppard et Trujillo et ont entrepris de traquer la planète avec le télescope Subaru. La chasse risque d’être un peu longue : Brown estime qu’il faudra au moins cinq ans aux deux équipes pour parcourir la région du ciel où peut se cacher la planète X.

 

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