Quelque part aux confins du système solaire, au-delà de l’orbite de Neptune, il se passe quelque chose de louche. Quelques objets ont une orbite différente de tout le reste, et nous ne savons pas pourquoi.
Une hypothèse populaire est qu’un objet invisible appelé Planète Neuf pourrait perturber ces orbites ; les astronomes recherchent avidement cette planète. Mais des physiciens viennent de proposer une autre explication qu’ils jugent plus plausible.
Au lieu d’un gros objet, les oscillations orbitales pourraient être causées par la force gravitationnelle combinée d’un certain nombre de petits objets de la ceinture de Kuiper ou trans-neptuniens (TNO). C’est ce qu’affirment les astrophysiciens Antranik Sefilian, de l’université de Cambridge au Royaume-Uni, et Jihad Touma, de l’université américaine de Beyrouth au Liban.
Si cela vous semble familier, c’est parce que Sefilian et Touma ne sont pas les premiers à penser à cette idée – mais leurs calculs sont les premiers à expliquer les caractéristiques significatives des orbites étranges de ces objets, tout en tenant compte des huit autres planètes du système solaire.
Une hypothèse pour la planète Neuf a été annoncée pour la première fois dans une étude de 2016. Les astronomes qui étudient une planète naine dans la ceinture de Kuiper ont remarqué que plusieurs TNO étaient “détachés” de la forte influence gravitationnelle des géantes gazeuses du système solaire, et avaient des orbites en boucle bizarres, différentes du reste de la ceinture de Kuiper.
Mais les orbites de ces six objets étaient également regroupées d’une manière qui ne semblait pas aléatoire ; quelque chose semblait les avoir tirés dans cette position. Selon la modélisation, une planète géante, jusqu’alors inconnue, pourrait en être à l’origine.
Jusqu’à présent, cette planète est restée insaisissable – ce qui n’est pas forcément étrange, car il est très difficile, d’un point de vue technique, de voir un objet sombre aussi loin, surtout si l’on ne sait pas où il se trouve. Mais son caractère évasif incite les scientifiques à chercher d’autres explications.
“L’hypothèse de la neuvième planète est fascinante, mais si elle existe, elle n’a pas encore été détectée”, a déclaré Sefilian, ajoutant que l’équipe voulait voir s’il existait une explication moins dramatique aux orbites bizarres des TNO.
“Nous avons pensé que, plutôt que de permettre l’existence d’une neuvième planète, puis de s’inquiéter de sa formation et de son orbite inhabituelle, pourquoi ne pas simplement tenir compte de la gravité des petits objets constituant un disque au-delà de l’orbite de Neptune et voir ce que cela nous apporte ?”
Les chercheurs ont créé un modèle informatique des TNO détachés, ainsi que des planètes du système solaire (et de leur gravité), et d’un énorme disque de débris au-delà de l’orbite de Neptune.
En modifiant des éléments tels que la masse, l’excentricité et l’orientation du disque, les chercheurs sont parvenus à recréer les orbites en boucle des objets nucléaires détachés.
“Si l’on supprime la planète Neuf du modèle et que l’on admet à la place un grand nombre de petits objets dispersés sur une vaste zone, les attractions collectives entre ces objets pourraient tout aussi bien expliquer les orbites excentriques que l’on observe chez certains ONT”, a déclaré Sefilian.
Cela résout un problème que les scientifiques de l’université du Colorado à Boulder avaient rencontré lorsqu’ils ont émis l’hypothèse de la gravité collective l’année dernière. Bien que leurs calculs aient permis de prendre en compte l’effet gravitationnel sur les satellites détachés, ils n’ont pas pu expliquer pourquoi leurs orbites étaient toutes inclinées de la même façon.
Et les deux modèles présentent encore un autre problème : pour produire l’effet observé, la ceinture de Kuiper a besoin d’une gravité collective d’au moins quelques masses terrestres.
Or, selon les estimations actuelles, la masse de la ceinture de Kuiper ne représente que 4 à 10 % de la masse de la Terre.
Or, d’après les modèles de formation du système solaire, elle devrait être beaucoup plus élevée. De plus, comme le fait remarquer Sefilian, il est difficile de voir l’intégralité d’un disque de débris autour d’une étoile lorsque l’on se trouve à l’intérieur, il est possible que la ceinture de Kuiper soit beaucoup plus étendue que ce que nous pouvons voir.
“Si nous n’avons pas de preuve observationnelle directe pour le disque, nous n’en avons pas non plus pour la planète Neuf, c’est pourquoi nous étudions d’autres possibilités”, a déclaré Sefilian.
“Il est également possible que les deux choses soient vraies – il pourrait y avoir un disque massif et une neuvième planète”. Avec la découverte de chaque nouveau TNO, nous rassemblons plus de preuves qui pourraient aider à expliquer leur comportement.”
Les recherches de l’équipe doivent paraître dans l’Astronomical Journal et vous pouvez trouver la préimpression sur arXiv.