La neuvième planète du système solaire serait plus proche de la Terre que ce que l’on pensait

C’est l’un des mystères les plus fascinants du Système solaire : une planète géante de glace se cache-t-elle aux confins de notre voisinage cosmique, bien au-delà de l’orbite de Neptune ? Ce monde encore hypothétique, surnommé « planète Neuf » par les scientifiques qui la cherchent, suscite la controverse depuis qu’on a fait le postulat de son existence pour la première fois.

On a pu prédire l’existence de cette planète invisible grâce à ce qui semble être son influence gravitationnelle sur un ensemble de petits objets aux orbites étranges et ramassées. Mais jusqu’ici, les chercheurs ont fait chou blanc, et les détracteurs affirment que les traces de sa présence ne sont qu’une illusion provoquée par les données étudiées.

Ceci étant dit, une analyse récente prédit que si elle existe bel et bien, cette planète rôderait en fait bien plus près de chez nous et serait plus brillante et plus facile à repérer que ce que l’on croyait.

Au lieu d’effectuer une révolution autour de notre étoile une fois tous les 18 500 ans, les astronomes ont calculé que sa période orbitale serait en fait de 7 400 ans. Cette orbite restreinte place cette planète plus près du Soleil que jamais. Et cela signifie qu’elle apparaîtra d’autant plus brillante aux télescopes terrestres.

« Je pense qu’on la découvrira d’ici un ou deux ans », annonce Mike Brown, astronome à l’Institut de technologie de Californie et auteur d’une nouvelle étude publiée dans Astronomical Journal. Et d’ajouter : « C’est ce que je dis chaque année depuis cinq ans. Je suis un grand optimiste. »

Ses dernières analyses relatives aux manigances gravitationnelles de la planète Neuf, qu’il a effectuées avec son collègue à Caltech Konstantin Batygin, indiquent qu’on parle ici d’une planète environ six fois plus lourde que la Terre, ce qui en ferait soit une planète tellurique de type super-Terre ou bien une mini-Neptune gazeuse. Si on venait à la découvrir, cette planète serait la première d’une telle taille à rejoindre notre club depuis 1846, année où les astronomes ont annoncé la découverte de Neptune, géante de glace dont la présence leur avait été révélée par l’influence gravitationnelle qu’elle exerce sur Uranus.

Mais au fil des années, les sceptiques n’ont cessé d’avancer que les signatures gravitationnelles trahissant la présence de la planète Neuf n’étaient en réalité rien d’autre que des artéfacts. Selon eux, ce qui semble être un ramassis d’orbites d’objets lointains ne reflète pas l’influence d’une planète invisible, mais est plutôt le résultat de biais naturels dans notre façon d’établir des relevés astronomiques.

« La plupart de ces objets sont découverts grâce à de larges télescopes qui n’ont qu’une période limitée pour effectuer leurs relevés dans le Système solaire externe, et qui regardent là où ils peuvent regarder, ce qui dépend de l’endroit où ils se trouvent », explique Renu Malhotra de l’Université d’Arizona, agnostique en la matière et qui tente de calculer elle-même la position de la planète. Les astronomes n’ont pour le moment découvert qu’une poignée de ces objets lointains, et sans recensement plus exhaustif du Système solaire externe, il est difficile de dire si ces petits objets de glace ont réellement un comportement étrange ou bien s’ils sont répartis aléatoirement.

Dans le même temps, pour venir en aide aux chercheurs, Mike Brown et Konstantin Batygin ont mis à profit leurs calculs revus et corrigés et établi une « carte au trésor » qui montre du doigt le coin de ciel où l’on a le plus de chances de découvrir la planète Neuf. Cette région traverse le plan scintillant et densément peuplé de la Voie lactée ; c’est cela qui a pu permettre à la planète de résister aux chercheurs jusqu’ici.

« Nous savons vraiment où regarder désormais, et où ne pas chercher, affirme Mike Brown. Ça devrait le faire, à moins que nous n’ayons fait quelque chose de travers. »

PLANÈTES FANTÔMES DANS LE SYSTÈME SOLAIRE EXTERNE

Mike Brown et Konstantin Batygin ont pour la première fois fait part de leur prédiction en 2016, mais ce binôme n’est pas le premier à insinuer qu’un monde reste à découvrir dans les régions reculées de notre système. Cela fait plus de cent ans que les astronomes se penchent sur l’existence d’une telle planète, et ils ont d’abord cru qu’un objet massif perturbait l’orbite de Neptune. L’astronome Percival Lowell l’appelait « planète X » et était si déterminé dans sa quête qu’à sa mort en 1916 il a laissé un million de dollars pour que les recherches puissent se poursuivre. En 1930, Clyde Tombaugh, de l’observatoire Lowell, a en fait découvert Pluton en lieu et place.

Les chercheurs de Caltech ont fondé leur prédiction sur la façon dont la planète Neuf semble perturber un groupe d’objets de la ceinture de Kuiper. Ces petits mondes de glace situés au-delà de Neptune forment une population de corps aux orbites extrêmes qui les emmènent au moins 150 fois plus loin du Soleil que ne l’est la Terre.

En 2016, Konstantin Batygin et Mike Brown ont scruté six de ces corps, dont la trajectoire orbitale oblongue et inclinée a toujours déconcerté les chercheurs. Ils en sont venus à la conclusion qu’une planète invisible environ dix fois plus lourde que la Terre rassemblait nécessairement ces corps par effet gravitationnel à un endroit de leur trajectoire erratique. La masse de cette planète se trouverait entre celle de la Terre et celle de Neptune. À en croire les relevés astronomiques, cela en ferait un objet de type ordinaire pour notre galaxie, mais un objet remarquable par son absence.

Après leur annonce, des astronomes n’ont pas tardé à émettre des doutes quant à l’hypothèse « planète Neuf ». Une de leurs principales objections est que l’amas bizarre d’orbites pourrait bien ne pas en être un du tout. En fait, ces cinq dernières années, plusieurs équipes en sont venues à la conclusion, grâce à de vastes ensembles de données, que les indices de l’existence d’une neuvième planète n’étaient rien que des artéfacts.

Peut-être que la planète Neuf n’est qu’une apparition, et que son action gravitationnelle supposée n’est qu’une fausse signature engendrée par une petite quantité de de points de données trompeurs. Les astronomes poursuivent leur travail pour mettre un terme à la controverse, et c’est ce qu’ont essayé de faire Mike Brown et Konstantin Batygin avec leur analyse.

« C’est une bonne chose qu’ils aient réalisé une prédiction détaillée et qu’ils l’aient publiée », se réjouit Michele Bannister, de l’Université de Canterbury, qui a remis en question l’hypothèse d’une neuvième planète en 2017. « Si son existence finit par être prouvée, ce sera à mon grand plaisir, et ce sera un Système solaire sympa dans lequel habiter. »

AFFINER LES RECHERCHES

Konstantin Batygin et Mike Brown ont fondé leurs toutes dernières prévisions concernant la taille et l’orbite de la neuvième planète sur un ensemble d’objets célestes légèrement différents. Ils ont gardé une partie des objets de la ceinture de Kuiper qui faisaient partie du premier ensemble de données, mais ils en ont ajouté de nouveaux et ont retiré tout corps dont l’orbite semblait subir l’influence de Neptune. Au bout du compte, ils se sont retrouvé avec onze objets appartenant à la ceinture de Kuiper.

« Si vous incluez ceux qui subissent l’influence de Neptune, vous allez brouiller votre signal et vous ne saurez pas ce qui passe », explique Mike Brown.

Selon cette nouvelle étude il y a 99,6 % de chances que l’alignement orbital particulier de ces objets soit l’œuvre d’une planète invisible et non l’œuvre du hasard. Pour Renu Malhotra, cela veut dire qu’il y a 1 chance sur 250 pour que ces alignements soient une coïncidence ; soit une probabilité bien plus élevée que ce qu’avaient annoncé Brown et Batygin en 2016 (une chance sur 10 000).

Malgré tout, Renu Malhotra pense que cette étude fait avancer la recherche, même si elle a été réalisée sur un nombre restreint d’objets. « C’est assez intrigant pour qu’on s’y intéresse mais ce n’est pas convaincant », concède-t-elle.

Konstantin Batygin a fait tourner tout un tas de simulations dans le but de prédire les caractéristiques d’un monde susceptible de sculpter ces onze orbites (en particulier sa position et sa masse). Il en est sorti une « carte au trésor » indiquant l’orbite de la neuvième planète. L’équipe n’a ceci dit aucune idée de l’endroit où elle se trouve sur cette trajectoire.

Bien qu’on l’estime désormais plus petite (cinq à six fois la masse de la Terre contre dix auparavant), la planète se trouve aussi vraisemblablement plus proche de nous. Cela veut dire que la planète Neuf devrait être plus brillante dans le ciel. Mike Brown prévient toutefois que l’estimation de sa luminosité est fondée sur des hypothèses non avérées concernant sa composition.

Leurs nouvelles prévisions sont en phase avec une annonce similaire faite par les astronomes Chad Trujillo et Scott Sheppard. En 2014, ils ont rapporté la découverte de 2012 VP113, un objet qu’ils surnommaient « Biden », du nom de celui qui était alors vice-président (VP) des États-Unis. D’après eux, il existe une planète lointaine, cinq fois plus lourde que la Terre, qui pourrait attirer des objets comme Biden et rapprocher leurs trajectoires.

Mais malgré ces hypothèses convergentes, les experts de ce domaine ne sont pas près de parvenir à un consensus sur l’existence de la planète Neuf.

« Dans l’ensemble, ça tient étonnamment bien pour une chose qu’on n’a pas encore découverte », s’amuse Greg Laughlin, astronome à l’Université de Yale. « J’ai l’impression que c’est une démonstration solide et intéressante, mais du coup, pourquoi ne l’ont-ils pas trouvée ? Et où est-elle ? »

DÉNICHER LA NEUVIÈME PLANÈTE

Le fait que les chercheurs n’aient pas encore vu la planète Neuf de leurs propres yeux indique que si elle existe bel et bien, elle pourrait se trouver près de son aphélie, ce qui en ferait une cible évanescente, au mouvement lent, occultée par la lumière des étoiles. Mike Brown et Konstantin Batygin, mais aussi Scott Sheppard et Chad Trujillo, utilisent le télescope Subaru, installé au sommet du Mauna Kea à Hawaii, pour chasser l’insaisissable planète. Mais même avec l’aide des outils les plus précis de l’arsenal astronomique, cela reste une quête exigeante.

Si elle possède bien la magnitude apparente et l’orbite qu’on lui attribue, alors, de manière peu pratique, la neuvième planète se fond dans l’arrière-plan étoilé : elle serait un monde à la dérive parmi les traînées de la Voie lactée, invisible à la nuit tombée.

« Elle est bien assez brillante et bien assez proche et bien assez remarquable, donc c’est en fait la seule région où elle pourrait rôder sans être détectée, analyse Greg Laughlin. Mon impression, c’est que si c’est là qu’elle se trouve, on va la localiser assez rapidement. »

Le télescope Subaru n’est pas le seul moyen à disposition des astronomes pour trier le bon grain de l’ivraie dans le champ céleste. À la Nasa, le Satellite de recensement des exoplanètes en transit (TESS), dont la mission est de découvrir des planètes en orbite autour d’autres étoiles que la nôtre, pourrait bien entrevoir la planète Neuf en scrutant les régions traversées par l’orbite supposée de la planète.

En 2019, des astronomes ont émis l’hypothèse qu’un traitement des données plus astucieux pourrait révéler des objets du système solaire externe en tirant partie des observations de TESS, une technique sur laquelle sont en train de travailler Greg Laughlin et Malena Rice de l’Université de Yale.

« Je ne crois pas que cela ait de grandes chances d’aboutir, mais il n’est pas du tout impossible que les clichés pris par TESS révèlent un objet s’il est bien là, explique Greg Laughlin. De temps à autre, des choses si extraordinaires qu’elles n’arrivent pas en temps normal se produisent en effet. »

Nombreux sont les astronomes qui pensent que la meilleure occasion pour ces chasseurs de planète réside dans la construction de l’observatoire Vera C. Rubin au sommet d’une montagne chilienne. Ce télescope de 8,42 mètres de diamètre au champ de vue gigantesque prendra des clichés complets du ciel tous les deux à trois jours. L’observatoire ouvrira en 2023 et permettra aux astronomes de suivre le mouvement de millions d’objets célestes, notamment de déchets spatiaux, d’astéroïdes, de comètes, de télescopes spatiaux, d’étoiles et même peut-être de la planète Neuf.

« Vera Rubin couvrira environ deux tiers du ciel, mais il le couvrira de manière uniforme et répétée, explique Renu Malhora. Cela va vraiment nous permettre de faire de gros progrès sur ce type de problème. »

Mike Brown pense que la planète pourrait montrer le bout de son nez avant la construction de ce genre de télescope sophistiqué de nouvelle-génération. Qui sait, ce monde fugitif se cache peut-être dans les données que les astronomes ont déjà en leur possession…

« Je serais prêt à parier – d’ailleurs, je perds souvent mes paris – qu’il en existe des images dans les relevés que nous avons déjà en notre possession, lance Mike Brown. Je ne crois pas qu’on ait jamais découvert quoi que ce soit qui n’était pas déjà présent dans des données existantes, à commencer par Uranus, puis Pluton et Eris. » C’est lui qui avait découvert la planète naine Eris à l’observatoire Palomar en 2005, et il s’est rendu compte par la suite qu’elle était déjà présente sur une plaque photographique réalisée par le même télescope en 1955. « J’ai simplement le sentiment que ça va se produire à nouveau. »