Astronomie

Le système solaire compte-t-il une neuvième planète?

Va-t-on trouver la remplaçante de Pluton? Les scientifiques sont en quête d’un mystérieux astre situé aux confins de Neptune et dont la masse serait dix fois supérieure à celle de la Terre

Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont-elles les seules planètes du système solaire? Ou en existe-t-il aussi une neuvième? Un an après que Mike Brown et Konstantin Batygin, deux planétologues de l’Institut de Technologie de Californie, ont prédit l’existence possible d’un corps dix fois plus massif que la Terre quelque part au-delà de l’orbite de Neptune, la thèse a fait des émules.

Lire aussi: Cette exaltante 9e planète, qui serait cachée aux confins du système solaire (janvier 2016)

Au moins quatre équipes se sont lancées dans la recherche de cet astre provisoirement baptisé «Planète 9» ou «P9». Entraînant, par un effet d’annonces, une surenchère de déclarations optimistes quant à la date de sa découverte. Certains astronomes tablent sur 2022, année de la mise en service dans les Andes chiliennes du futur télescope international «LSST». Mais, d’autres, comme Konstantin Batygin imaginent qu’elle pourrait avoir lieu dans «trois ans environ», voire pourquoi pas en… 2017!

Transneptunien

Qu’elle survienne incessamment ou un peu plus tard, la mise à jour d’une planète supplémentaire dans le cortège entourant notre étoile constituerait un bel exploit, tant les preuves étaient au départ ténues et indirectes. Elles s’appuient en effet sur l’examen d’une poignée de planétoïdes glacés, confinés dans des régions lointaines situées bien au-delà de Neptune: les Trans-neptuniens ou KBO (Objets de la Ceinture de Kuiper) dits «extrêmes» ou «détachés». C’est en comparant six de ces objets que Mike Brown et Konstantin Batygin ont développé la thèse de l’existence de la planète P9.

Ils ont constaté que leurs orbites occupent non seulement un même plan mais qu’elles ont aussi des orientations voisines. Par le recours à la simulation, les astronomes ont établi que sur un laps de temps long de 4,6 milliards d’années correspondant à l’âge du système solaire, la présence d’une planète supplémentaire explique ces caractéristiques. Et notamment le fait que leurs périhélies – ou point de l’orbite d’un astre le plus proche du Soleil – soient regroupés dans une même zone particulière. Les chercheurs ont aussi proposé une description de ce corps perturbateur: une planète d’une masse 5 et 20 fois supérieure à celle de la Terre et ne s’approchant jamais du Soleil à moins de 200 à 350 Unité astronomiques (ou UA, qui correspond à 1 fois la distance Terre-Soleil).

Mini-Neptune

Ces chiffres ont fait beaucoup de bruit parmi les astronomes. Et depuis plusieurs équipes ont cherché à dresser un portrait-robot de la planète P9 à même de faciliter sa détection. Certaines se sont demandé si les télescopes actuels auraient la capacité de détecter un astre aussi lointain et froid. D’autant que si sa masse est conforme aux prédictions, ce dernier ne ressemblerait à rien de connu dans le système solaire. Plus léger que Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, plus lourd que Mercure, Vénus, La Terre et Mars, il devrait être classé dans une catégorie de corps dont l’existence n’a été révélée aux astronomes que grâce à l’étude des exoplanètes gravitant autour des étoiles: les «Super-Terres» ou «mini-Neptunes» dont on ne sait presque rien.

Observer P9?

D’où le gros travail entrepris par des planétologues tels Esther Linder et Christoph Mordasini de l’Université de Berne pour prédire ce à quoi pourrait ressembler, de nos jours, un tel objet. Ces chercheurs sont partis de l’hypothèse que P9 avait au départ, la même composition qu’Uranus et Neptune. Sauf qu’étant moins massif que ces planètes géantes, il a ensuite dû évoluer différemment. En simulant la contraction de la planète due à son refroidissement durant 4,6 milliards d’années, ils sont parvenus à la conclusion qu’elle devrait avoir à l’heure actuelle, un rayon 3,7 fois supérieur à celui de la Terre (soit 212 fois plus grosse). Et, en raison de sa chaleur interne, une température de surface moins basse que prévue: –226 °C (47 °K)! Pourrait-on la voir? «Une planète de ce type rayonne plus fortement dans l’infrarouge que dans le visible, même si la quantité de lumière qui nous parviendrait est faible, elle n’est pas hors de portée de la technologie actuelle», explique Christoph Mordasini.

Une aiguille dans une botte de foin

Alors où la débusquer? Mike Brown et Konstantin Batygin avaient pris le soin de confronter leurs possibles orbites de P9 aux relevés du ciel déjà effectués ou devant l’être prochainement. Cela a réduit le périmètre des recherches. Mais la zone restant à couvrir est considérable. Pour tâcher d’être plus précise, deux astronomes français de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de la Côte d’Azur, Jacques Laskar et Agnès Fienga, développent depuis 2003 un modèle d’éphémérides planétaires appelé «INPOP». Celui-ci est conçu pour prévoir la position de plus de 300 des principaux corps du système solaire: la Terre, la Lune mais aussi les planètes et même certains astéroïdes. En particulier, il est en mesure de livrer, à tout moment, la distance Terre-Saturne à 75 mètres près.

Un haut degré de précision dû à la prise en compte d’informations sur la vitesse de la sonde Cassini (ESA, NASA), actuellement sur place. Ces scientifiques ont eu l’idée d’employer «INPOP» pour déterminer sur quelle partie de l’orbite proposée par Mike Brown et Konstantin Batygin P9 ne peut pas, à coup sûr, se trouver. Ils ont ainsi réussi à réduire de moitié la zone du ciel que devront couvrir les télescopes. Excluant notamment, la région censée être traversée par la planète au moment où elle est au plus près du Soleil. Depuis, explique Agnès Fienga: «L’équipe est repartie de zéro en s’affranchissant des estimations de masses, de distances et d’orbites de P9 de Mike Brown et Konstantin Batygin». Une recherche «à l’aveugle», de l’emplacement actuel de la planète sur la voûte céleste qui semble suffisamment avancée pour que le groupe démarre des observations sur des télescopes à Hawaï, dans les Canaries et au Chili.

Tous ces travaux prouvent-ils que la grande famille du Système solaire est encore incomplète? Les derniers résultats publiés, s’ils enrichissent le dossier de «P9», ne répondent pas à la question. Trois équipes ont démontré que la présence d’une neuvième planète apporterait une explication simple à un vieux mystère de l’astronomie: la bizarre inclinaison de 6° du plan de l’écliptique par rapport à celui de l’équateur du Soleil. Sauf qu’elles se gardent bien d’affirmer qu’elle existe bel et bien!

P9 dans la Baleine

Un groupe a annoncé la découverte de nouveaux «KBO extrêmes». Mais, il s’avérerait, après étude de la trajectoire de ces objets, qu’ils ne sont en mesure ni d’infirmer, ni de confirmer la thèse de l’existence de «P9». Enfin, Sarah Millholland et Gregory Laughlin de l’Université de Yale, ont réanalysé, par une autre méthode, les orbites des six «transneptuniens» à l’origine de toute l’affaire, livrant un renseignement supplémentaire. Selon eux, la planète – si planète il y a – est sans doute actuellement proche de son point le plus éloigné du Soleil dans une région du ciel située dans la «constellation de la Baleine». Ce qui serait a priori une bonne nouvelle pour les astronomes. Ceux-ci l’imaginaient au départ plutôt dans la Voie Lactée et pensaient que leurs observations pourraient être gênées par la profusion des étoiles dans le secteur. Qu’elle existe ou pas, la neuvième planète aura au moins servi à faire phosphorer les méninges des astronomes…

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