Bataille rangée sur la planète 9

La neuvième planète existe-t-elle ? Illustration : R. Alexander
Le Système solaire possède-t-il une neuvième planète bien au-delà de Neptune ? Alors que Mike « Plutokiller » Brown et ses comparses publient deux nouveaux articles en faveur de cette hypothèse, d’autres astronomes révèlent des observations qui viennent la démentir. La « planète 9 » survivra-t-elle à la bataille ?

Et si elle n’existait pas ? L’hypothèse d’une neuvième planète qui orbiterait au-delà de Neptune et de Pluton, est en train de se lézarder. Non seulement elle reste introuvable malgré cinq ans de recherches intensives, mais elle a subi ces derniers mois une série d’attaques théoriques dont elle pourrait ne pas se relever. Selon ces études, la présence de la planète 9 devrait avoir des conséquences sur les autres corps du Système solaire que l’on n’observe pas dans la réalité. Saturne ne se déplacerait pas de la même manière. Les orbites de certaines comètes seraient sensiblement plus inclinées par rapport au plan des planètes…

Rien n’est perdu bien sûr, certains astronomes croient encore dur comme fer à sa présence. « Le débat est devenu très polarisé, entre ceux qui sont certains que la planète 9 existe et ceux qui sont persuadés du contraire, explique Alessandro Morbidelli, de l’observatoire de la Côte d’Azur. Moi, je reste ouvert, mais je dois reconnaître que j’y crois un peu moins qu’avant. » Alessandro Morbidelli est l’auteur du « modèle de Nice », un scénario de la formation du Système solaire qui fait référence aujourd’hui. Et il était un fervent partisan de la planète 9 avant que le doute le gagne en mai 2018, après son retour de l’Institut de technologie de Californie. Il y avait été invité, ainsi qu’une vingtaine de spécialistes mondiaux, par Konstantin Batygin, jeune prodige de la mécanique céleste. Objectif de la rencontre : débattre à huis clos du cas « planète 9 ».

Mike Brown et Konstantin Batygin sont deu fervents partisans de l’existence d'une neuvième planète dans le Système solaire. © M. Brown

Parmi les invités figurait Mike Brown, autoproclamé « Plutokiller » car c’est à la suite de ses travaux que Pluton a perdu son statut de planète (1) en 2006, pour être désormais qualifiée de « planète naine ». Avec Konstantin Batygin, ils sont les favoris dans la course à la planète 9, qu’ils cherchent depuis 2016 grâce au télescope Subaru, à Hawaï. Le problème, c’est qu’ils n’ont qu’une idée vague des caractéristiques de son orbite, qu’ils ont calculée sur la base des travaux de Scott Sheppard, de l’Institution Carnegie à Washington, lui aussi présent à la réunion. C’est lui qui est à l’origine de l’idée d’une neuvième planète.

Astéroïdes sous influence

En 2014, il avait observé en détail les Etnos, acronyme d’Extreme Transneptunian Objects. Cette dizaine d’astéroïdes rassemble les objets les plus lointains que l’on connaisse dans le Système solaire. Or, Scott Sheppard s’était aperçu que leurs orbites sont rassemblées dans une même région du ciel, et inclinées de 30° par rapport au plan des planètes… curieux ! Une telle configuration a une probabilité infime d’être due au hasard. D’où l’idée qu’ils soient en réalité soumis à l’influence gravitationnelle d’une mystérieuse planète encore plus lointaine, de 15 fois la masse de la Terre, qui les regroupent dans la même zone comme un berger réunit ses moutons.

Selon Brown et Batygin, la présence d’une grosse planète bien au-delà de Pluton expliquerait les trajectoires curieuses d’une dizaine d’astéroïdes lointains.

Si c’est le cas, la planète 9 induirait également de légères perturbations sur le mouvement des autres planètes. Notamment sur Saturne, dont on connaît la position à la dizaine de mètres près, grâce à la sonde Cassini. Ainsi, Agnès Fienga, de l’observatoire de la Côte d’Azur, et également présente à la réunion, avait opté pour chercher des indices de la planète 9 dans les données de la sonde spatiale. En 2016, elle avait conclu que oui, celle-ci semblait bel et bien exister !

Hélas, Bill Folkner et ses collègues du Jet Propulsion Laboratory (JPL) ont refait depuis ses analyses, en prenant en compte l’intégralité des données de Cassini, depuis 2004 jusqu’en 2017, quand la sonde s’est écrasée sur Saturne. Ils ont présenté leurs conclusions à la réunion : il n’y a aucune planète digne de ce nom à moins de 300 fois la distance Terre-Soleil (ou 300 UA). « Ça a jeté un sacré froid, se souvient Alessandro Morbidelli. Je suis rentré du colloque quelque peu mitigé sur son existence. »

Pour trancher le débat, certains astronomes tentent de déceler l’influence de la planète 9 sur Saturne. © Nasa

Quelques mois plus tard, une autre étude enfonce le clou. Elena Vladimirovna Pitjeva, de l’Institut d’astronomie appliquée à Saint-Pétersbourg, publie sa propre analyse des données de Cassini. Elle conclut que toute perturbation dans le mouvement des planètes serait due non pas à une neuvième congénère, mais… à la Ceinture de Kuiper, cet anneau de milliers de petits corps qui encercle le Système solaire au-delà de Neptune. La chercheuse exclut toute planète de 10 masses terrestres à moins de 550 UA. « Sans compter que la Ceinture de Kuiper elle-même devrait être altérée par la planète 9. Or, cela ne semble pas être le cas, note Jean-Marc Petit, de l’observatoire de Besançon, dont l’équipe a découvert 850 objets de Kuiper sur les 3000 connus actuellement.

Ces astronomes s’apprêtent d’ailleurs à publier une étude qui, encore une fois, invalide la planète 9. Ils y font tourner un modèle numérique de formation du Système solaire, qui reproduit bien les caractéristiques orbitales des 850 objets de leur catalogue. Puis ils réitèrent la simulation, en y intégrant une neuvième planète… et ça marche moins bien. « La planète 9 crée une population d’objets dont les orbites sont fortement inclinées, ce qui n’est pas en accord avec ce que l’on observe dans la réalité », estime-t-il. « Au final, on a l’impression que l’existence de la planète apporte plus de problèmes que de bénéfices », remarque Alessandro Morbidelli.

Des astres difficles à observer

Très bien, mais alors comment expliquer l’alignement apparent des Etnos ? « Peut-être n’est-ce qu’une illusion, suppose Jean-Marc Petit. Ces petits astres sont très lointains et très ténus, à la limite de la sensibilité des télescopes. Ça les rend sensibles aux biais observationnels : les nuits sont plus belles à certaines périodes de l’année, on les détectera alors plus facilement dans les constellations visibles à ces saisons. » « En aucun cas ! proteste Mike Brown. L’alignement des Etnos est bien réel. » Avec son binôme Konstantin Batygin, il a publié en janvier 2019 un article très technique, spécialement dédié à en convaincre sa communauté.

Sur cet aspect, Bill Folkner se range de leur côté : « Il est clair que les Etnos partagent des caractéristiques orbitales. Et il est clair que la planète 9 serait un bon moyen d’expliquer cette singularité et de la maintenir sur de longues échelles de temps », admet l’astronome du JPL. Scott Sheppard partage également cet avis. En octobre 2018, il a enfin pu caractériser l’orbite d’un petit Etno de 300 km qu’il avait découvert trois ans auparavant : 2015 TG387, alias “le Gobelin”. Et elle s’aligne parfaitement avec les dix autres ! Selon lui, il y a 85 % de chance que la planète 9 existe. Bien entendu, le calcul des orbites de ses dernières trouvailles, 2018 VG18 et la toute nouvelle "FarFarOut", seront scrutées de près lorsqu'elles seront disponibles...

L'objet de Kuiper 2015 TG387, alias “le Gobelin”, découvert par Scott Sheppard en octobre 2018.

Car il y aurait bien une manière d’expliquer à la fois l’alignement des Etnos et le fait que la planète soit passée sous les radars jusqu’à présent : qu’elle soit morcelée en une myriade de petits objets de 100 km, répartis dans un disque tout autour du Système solaire ! C’est l’hypothèse qu’a publiée en janvier Jihad Touma, de l’université américaine de Beyrouth. Le disque, qui engloberait la Ceinture de Kuiper, s’étendrait jusqu’à 750 UA. Et il produirait le même effet gravitationnel sur les Etnos que l’hypothétique planète.

« C’est la première fois en cinq ans que quelqu’un propose une solution alternative à la planète 9 qui explique correctement l’alignement des Etnos, félicite Mike Brown. Malgré tout, je ne pense pas que ce soit la réalité. » Pour lui, il est impossible qu’un tel disque, de 10 fois la masse de la Terre au total, ait résisté aux perturbations gravitationnelles des huit planètes depuis le début du Système solaire. Et il invoque le rasoir d’Ockham, le principe scientifique qui veut qu’entre deux solutions possibles à un problème, il faut favoriser la plus simple. La planète 9 existe, en un seul morceau. Il n’en démord pas.

Au cours de plusieurs missions d’observation, le télescope Subaru a sondé le ciel à la recherche de la neuvième plante.
Sans succès pour le moment. © H. Fujiwara/Subaru Telescope/NAOJ

Forcément, il a dû prendre en compte les résultats négatifs publiés par ses confrères et recalculer en fonction les caractéristiques orbitales de l’astre. Revoir sa taille à la baisse, notamment. La planète 9 serait désormais 5 fois plus massive que la Terre. Elle tournerait en 10 000 ans autour du Soleil sur une orbite inclinée à 20° et très elliptique, allant de 300 à 650 UA. Le 3 décembre 2018, il est monté avec Batygin au sommet du Manau Kea, où ils ont pointé le télescope Subaru entre la constellation d’Orion et celle du Taureau, là où ils estiment qu’elle a le plus de chance de se trouver. Après cinq nuits d’observation, rien. Rebelote le 7 février pour quatre nuits supplémentaires… encore raté. Peut-être le Subaru est-il finalement trop limité.

Les chasseurs de planète 9 présents au meeting sont au moins d’accord sur un point : on sera définitivement fixé sur son existence grâce au Large Synoptic Survey Telescope, en cours de construction sur une montagne désertique du Chili. Sa première lumière est prévue pour 2022, date à laquelle il commencera à cartographier l’ensemble de l’hémisphère Sud. Il devrait révéler 10 000 objets de la Ceinture de Kuiper, et une centaine d’Etnos ! Ainsi, même s’il ne détecte pas directement la planète, il augmentera drastiquement la statistique et contraindra au maximum ses caractéristiques orbitales… si elle est toujours d’actualité à ce moment-là. Alors, la planète aura survécu à des attaques de plus en plus virulentes, et en sera sortie plus crédible que jamais. Après tout, en science aussi, ce qui ne tue pas rend plus fort.

(1) Par définition, une planète est un astre qui tourne autour d’une étoile (ici, le Soleil), circule seul sur son orbite et est suffisamment massif pour être sphérique.

Au sujet de la planète 9, lire aussi notre dossier du C&E 557, janvier 2018.

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