La Planète Neuf est une planète géante théorique, non découverte, située dans les lointaines contrées mystérieuses de notre système solaire.
L’hypothèse de la présence de la planète Neuf a été avancée pour tout expliquer, de l’inclinaison de l’axe de rotation du Soleil au regroupement apparent des orbites de petits astéroïdes glacés au-delà de Neptune.
Mais la Planète 9 existe-t-elle vraiment ?
Découvertes aux confins de notre système solaire
La ceinture de Kuiper est un ensemble de petits corps glacés qui orbitent autour du Soleil au-delà de Neptune, à des distances supérieures à 30 UA (une unité astronomique ou UA est la distance entre la Terre et le Soleil).
La taille de ces objets de la ceinture de Kuiper (KBO) varie de gros blocs rocheux à 2 000 km de diamètre. Les KBO sont de petits fragments de matériaux planétaires qui n’ont jamais été incorporés dans des planètes, comme dans la ceinture d’astéroïdes.
Les découvertes faites dans le cadre de l’étude de la ceinture de Kuiper la plus réussie à ce jour, l’Outer Solar System Origins Survey (OSSOS), suggèrent une explication plus subtile des orbites que nous observons. On a découvert que beaucoup de ces KBO ont des orbites très elliptiques et inclinées, comme Pluton.
Des calculs mathématiques et des simulations informatiques détaillées ont montré que les orbites que nous voyons dans la ceinture de Kuiper ne peuvent avoir été créées que si Neptune s’est formé à l’origine à quelques UA plus près du Soleil, et a migré vers son orbite actuelle.
La migration de Neptune explique l’omniprésence des orbites hautement elliptiques dans la ceinture de Kuiper, et peut expliquer toutes les orbites de KBO que nous avons observées, à l’exception d’une poignée de KBO sur des orbites extrêmes qui restent toujours au moins 10 UA au-delà de Neptune.
La preuve de l’existence de la planète 9 ?
Ces orbites extrêmes ont fourni les preuves les plus solides de l’existence de la planète Neuf. Les premières découvertes étaient toutes confinées à un quadrant du système solaire. Les astronomes s’attendent à observer des orbites ayant toutes des orientations différentes, à moins qu’une force extérieure ne les confinent.
La découverte de plusieurs KBO extrêmes sur des orbites orientées dans la même direction était un indice que quelque chose se passait. Deux groupes distincts de chercheurs ont calculé que seule une grande planète très éloignée pouvait maintenir toutes les orbites confinées dans une partie du système solaire, et la théorie de la planète Neuf était née.
Selon la théorie, la planète Neuf serait cinq à dix fois plus massive que la Terre, avec une orbite comprise entre 300 et 700 UA. Plusieurs prédictions ont été publiées concernant son emplacement dans le système solaire, mais aucune des équipes de recherche ne l’a encore découverte. Après plus de quatre ans de recherche, il n’existe toujours que des preuves indirectes en faveur de la Planète Neuf.
La recherche de KBOs
La recherche de KBOs nécessite une planification minutieuse, des calculs précis et un suivi méticuleux. Je fais partie de l’OSSOS, une collaboration de 40 astronomes de huit pays.
Nous avons utilisé le télescope Canada-France-Hawaii pendant cinq ans pour découvrir et suivre plus de 800 nouvelles KBO, doublant presque le nombre de KBO connues dont les orbites sont bien mesurées.
La taille des KBOs découvertes par OSSOS varie de quelques kilomètres à plus de 100 km (60 miles), et leur distance de découverte de quelques UA à plus de 100 UA, la majorité se situant à 40-42 UA dans la ceinture de Kuiper principale.
Les KBO n’émettent pas leur propre lumière : ces petits corps glacés ne font que réfléchir la lumière du Soleil. Ainsi, les biais de détection à grande distance sont extrêmes : si vous éloignez une KBO 10 fois plus loin, elle deviendra 10 000 fois plus faible.
Et en raison des lois de la physique, les KBO sur des orbites elliptiques passeront la plupart de leur temps dans les parties les plus éloignées de leur orbite. Ainsi, alors qu’il est facile de trouver des KBO sur des orbites elliptiques lorsqu’elles sont proches du Soleil et brillantes, ces KBO passent la plupart du temps à être beaucoup plus faibles et plus difficiles à détecter.
Cela signifie que les KBOs sur des orbites elliptiques sont particulièrement difficiles à découvrir, surtout les plus extrêmes qui restent toujours relativement loin du Soleil.
Seuls quelques-uns d’entre eux ont été découverts à ce jour et, avec les télescopes actuels, nous ne pouvons les découvrir que lorsqu’ils sont proches du péricentre – le point le plus proche du Soleil sur leur orbite.
Cela conduit à un autre biais d’observation qui a historiquement été ignoré par de nombreuses études de KBO : Les KBOs dans chaque partie du système solaire ne peuvent être découvertes qu’à certaines périodes de l’année. Les télescopes terrestres sont en outre limités par les conditions météorologiques saisonnières, les découvertes étant moins probables lorsque les conditions nuageuses, pluvieuses ou venteuses sont plus fréquentes.
Les découvertes de KBO sont également beaucoup moins probables près du plan de la Voie lactée, où d’innombrables étoiles rendent difficile l’identification de ces vagabonds glacés et peu lumineux sur les images télescopiques.
Ce qui rend l’OSSOS unique, c’est que nous sommes très ouverts à ces biais dans les découvertes. Et parce que nous comprenons si bien nos biais, nous pouvons utiliser des simulations informatiques pour reconstruire la véritable forme de la ceinture de Kuiper après avoir éliminé ces biais.
Ajustement des biais
OSSOS a découvert une poignée de nouveaux KBOs extrêmes, dont la moitié se trouve en dehors de la région confinée, et sont statistiquement cohérents avec une distribution uniforme. Une nouvelle étude (en cours d’examen) corrobore les découvertes non groupées d’OSSOS. Une équipe d’astronomes utilisant les données de l’OSSOS a trouvé plus de 300 nouveaux KBOs sans regroupement d’orbites.
Ainsi, deux études indépendantes – qui ont toutes deux soigneusement suivi et signalé leurs biais d’observation lors de la découverte d’ensembles indépendants de KBO extrêmes – n’ont trouvé aucune preuve d’orbites groupées.
Toutes les KBOs extrêmes qui ont été découvertes avant OSSOS et DES provenaient d’études qui n’ont pas entièrement rapporté leurs biais directionnels. Nous ne savons donc pas si toutes ces KBO ont été découvertes dans le même quadrant du système solaire parce qu’elles sont réellement confinées, ou parce qu’aucune étude n’a cherché assez profondément dans les autres quadrants.
Nous avons effectué des simulations supplémentaires qui ont montré que si les observations ne sont effectuées qu’en une seule saison à partir d’un seul télescope, les KBO extrêmes ne seront naturellement découvertes que dans un seul quadrant du système solaire.
Pour tester davantage la théorie de la planète Neuf, nous avons examiné en détail les orbites de toutes les KBO “extrêmes” connues et nous avons constaté que toutes les KBO, à l’exception des deux KBO au plus haut péricentre, peuvent être expliquées par des effets physiques connus.
Ces deux KBO sont des aberrations, mais nos précédentes simulations informatiques détaillées de la ceinture de Kuiper, qui incluaient les effets gravitationnels de la planète Neuf, ont produit un ensemble de KBO “extrêmes” dont les péricentres s’échelonnent en douceur de 40 à plus de 100 UA.
Ces simulations prédisent qu’il devrait y avoir de nombreux KBOs avec des péricentres aussi grands que les deux cas extrêmes, mais aussi de nombreux KBOs avec des péricentres plus petits, qui devraient être beaucoup plus faciles à détecter. Pourquoi les découvertes d’orbites ne correspondent-elles pas aux prédictions ? La réponse pourrait être que la théorie de la planète Neuf ne résiste pas aux observations détaillées.
Nos observations avec un relevé minutieux ont découvert des KBO qui ne sont pas confinés par la planète Neuf, et nos simulations montrent que la ceinture de Kuiper devrait contenir des orbites différentes de celles que nous observons si la planète Neuf existe.
D’autres théories doivent être invoquées pour expliquer les KBOs extrêmes à haut péricentre, mais les théories proposées ne manquent pas dans la littérature scientifique.
De nombreux objets magnifiques et surprenants restent à découvrir dans le mystérieux système solaire externe, mais je ne crois pas que la planète Neuf en fasse partie