Une équipe de chercheurs pense avoir découvert une neuvième planète dans notre système solaire. Il ne s'agit pour le moment que d'une hypothèse, déjà remise en cause par certains. Afin d'y voir plus clair, nous avons décidé de faire le point sur cette annonce en 10 questions.

Depuis quelques jours, la nouvelle fait grand bruit : une neuvième planète aurait été découverte par une équipe de chercheurs américains. Alors, autant le dire de suite, il ne s'agit pas d'une découverte à proprement parler pour le moment, mais d'une hypothèse scientifique basée sur des calculs.

En effet, le Caltech (California Institute of Technology) explique bien que ses deux chercheurs à l'origine de cette annonce, Konstantin Batygin et Mike Brown, ont « découvert l'existence de la planète par la modélisation et les simulations mathématiques, mais qu'ils n'ont pas encore observé directement l'objet ». Même son de cloche au CNES par l'intermédiaire de l'exobiologiste Michel Viso (voir les vidéos dans la liste de lecture à la fin de l'actualité) : « Cette nouvelle planète n'a pas été découverte, elle est supposée, par le calcul, exister ».

Comment des calculs donnent naissance à une planète ?

La première question que l'on se pose est évidemment de savoir comment des calculs permettent de déduire qu'il existe une planète qui était jusqu'à maintenant totalement inconnue. Pour bien comprendre de quoi il en retourne, il faut remonter 5 ou 6 ans en arrière lorsque des post-doctorants du Caltech découvrent des objets célestes de la ceinture de Kuiper avec des orbites « inattendues ».

Konstantin Batygin et Mike Brown partent de ces observations et tentent de trouver une explication. Michel Viso du CNES explique qu'après un an et demi d'échanges intensifs, « la seule explication qu'ils ont trouvée pour la stabilité de ses orbites, c'était la présence d'un objet, qu'ils ont appelés planète, parce que c'était sur une orbite et que ça avait 10 fois la masse de la Terre ».

Est-ce la première fois que les mathématiques permettent d'arriver à cette conclusion ? 

Si cette neuvième planète devait bel et bien exister, on rappellera que ce n'est pas la première fois que des calculs scientifiques permettent de « trouver » une planète. Dans les années 1840, l'astronome et mathématicien français Urbain Le Verrier démontrait par le calcul l'existence de Neptune. Il se basait pour cela sur des anomalies de la trajectoire d'Uranus par rapport à la loi universelle de la gravitation établie par Newton.

Mais il faudra attendre que l'astronome allemand Johann Gottfried Galle l'observe via son télescope depuis l'observatoire de Berlin pour que Neptune prenne officiellement vie. Les calculs ont donc permis de soulever une hypothèse, mais aussi de savoir où chercher, avant que l'observation ne l'entérine définitivement.

De manière générale, et malgré l'immensité de notre système solaire, débusquer une nouvelle planète est relativement rare de nos jours. Le CNES indique en effet que c'est le « quatrième objet de ce type que l'on découvre depuis l'antiquité. On a « découvert » Uranus, Neptune, Pluton et maintenant ce nouvel objet, qui n'a pas encore été découvert ».

D'autres hypothèses sont-elles envisageables ? 

Comme toujours avec les statistiques et les hypothèses, il est possible de leur faire dire n'importe quoi ou presque, tout est question d'interprétation et d'échantillon.

Ainsi, l'astronome et planétologue Dave Jewitt, fin connaisseur de la ceinture de Kuiper, est plus prudent comme le rapportent nos confrères de Sciencemag.org. Il explique en effet que, selon les calculs des deux scientifiques, la probabilité que les trajectoires des objets célestes observés soient simplement dues au hasard est de 0,007 %.... c'est proche de 0, mais ce n'est pas 0.

Toujours sur les données statistiques, il ajoute que cela donnerait l'équivalent de 3,8-sigma, un indice qui permet aux scientifiques de mesurer la part d'aléatoire dans une hypothèse scientifique. Pour être prise au sérieux (et avoir droit à une publication dans des revues scientifiques), une étude doit dépasser les 3-sigma, ce qui est le cas ici. Il ajoute néanmoins que cela reste éloigné des 5-sigma - qui sont notamment la limite basse en physique des particules - et que de nombreuses études à 3,x-sigma ont déjà été réfutées par le passé. Bref, il ne s'agit pour lui que d'une hypothèse parmi d'autres.

David Jewitt n'en reste pas là et ajoute que Konstantin Batygin et Mike Brown ne se sont basés que sur six objets pour leur étude, alors que l'analyse de base des post-doctorants du Caltech (Sheppard et Trujillo) en comportait douze. « Je crains que la découverte d'un seul nouvel objet qui n’est pas dans le groupe puisse détruire tout l'édifice [...] C'est un jeu de bâtons, mais avec seulement six bâtons » conclut-il.

Ce n'est pas le seul scientifique à remettre en cause cette hypothèse. Une équipe de l'observatoire de Nice et de l'IMCCE devrait publier une étude contradictoire d'ici quelques semaines. « Nous avons travaillé à l'aide des orbites de Saturne et de Jupiter, obtenues par les données récentes de la sonde Cassini. Et nous n'arrivons pas aux mêmes résultats qu'eux » explique Agnès Fienga à nos confrères de Ciel et Espace. 

Selon cette étude, il ne serait pas possible de trouver une planète massive à moins de 1 200 UA... ce qui correspond à l'éloignement maximum calculé par les chercheurs du Caltech. Deux résultats incompatibles entre eux donc, que seule une observation directe pourrait départager.

Quelles seraient sa taille, sa masse, sa composition et son orbite ? 

Quoi qu'il en soit, cette neuvième planète n'a pour le moment qu'une existence virtuelle, mais cela n'empêche pas les scientifiques de compiler des données sur son compte. Pour les deux protagonistes, sa masse serait d'environ une dizaine de fois celle de la Terre. Son orbite serait 20 fois plus éloignée du Soleil que celle de Neptune qui, au plus près de notre étoile, est à plus de 29 UA (une UA étant la distance entre la Terre et le Soleil).

Contrairement aux planètes du système solaire que l'on connait, son orbite serait extrêmement ovale et les scientifiques avancent que son périhélie (point le plus proche de notre Soleil) pourrait être à 200 UA tandis que l'aphélie (point le plus éloigné) serait à 1 200 UA. À titre d'exemple, la sonde Voyager 1 qui est dans l'espace depuis près de 40 ans n'a parcouru qu'un peu plus de 130 UA, et il faudra attendre le début des années 2030 pour qu'elle atteigne les 200 UA. Pour 1 200 UA, il est donc question de près de 300 ans de voyage dans l'espace.

En étant aussi éloigné du Soleil, il s'agirait probablement d'une géante glacée, même si « on ne sait pas comment elle est composée » affirme Michel Viso. Enfin, pour faire le tour du Soleil, cette neuvième planète mettrait entre 10 000 et 20 000 ans. Avec une telle approximation, pas facile de savoir où elle se trouve exactement et donc de l'observer, y compris à l'aide d'imposants télescopes. 

S'agirait-il bien d'une planète au même titre que les huit autres ?

On a désormais une idée précise de ce que pourrait être cette neuvième planète... mais doit-on réellement parler d'une « planète » ? Ne risque-t-on pas de devoir ensuite la classer dans une autre catégorie ? On se souvient par exemple du cas de Pluton qui est passé de planète à planète naine.

Le Caltech et Mike Brown prennent les devants et expliquent dans leur publication que cet objet céleste aurait une masse 5 000 fois plus importante que celle de Pluton, ce qui « est suffisamment grand pour qu'il y ait aucun débat quant à savoir s'il s'agit d'une véritable planète ».

De plus, ils ajoutent que cette neuvième planète « dominerait gravitationnellement son voisinage dans le système solaire », ce qui est une autre condition indispensable pour avoir droit au titre de planète. « En fait, elle domine une région plus grande que toutes les autres planètes connues » ajoute le Caltech, ce qui fait dire à Brown qu'elle serait « la planète qui aurait le plus droit à son titre de planète ». Reste maintenant à l'observer avant d'en faire quoi que ce soit.

Pourquoi parle-t-on d'un des scientifiques comme le « tueur de Pluton » ? 

Ce qui est « amusant » dans cette histoire, c'est que Mike Brown, un des deux chercheurs à l'origine de cette découverte virtuelle, s'est surnommé lui-même le « tueur de Pluton » dans sa biographie sur Twitter. Il a même publié un livre dans le titre est Comment j'ai tué Pluton et pourquoi elle l'a bien cherché (en anglais seulement).

La raison est simple : il est à l'origine de la découverte de plusieurs objets transneptuniens (Éris et Makémaké par exemple) qui ont contribué à la déchéance de Pluton. Une découverte qui lui colle à la peau depuis, d'autant plus que les nombreux « amoureux » de Pluton ont tendance à lui en vouloir pour cela.

A-t-elle déjà un nom cette supposée neuvième planète ? 

Pour le moment, cette neuvième planète n'a pas de nom puisqu'elle n'existe que dans le monde merveilleux des mathématiques. Comme nous l'avons déjà expliqué, seule une observation permettra de confirmer son existence, et il sera alors temps de penser à lui attribuer un nom. En attendant, les chercheurs la présente simplement comme « Planète 9 ».

Dans une interview accordée à nos confrères du Washington Post, Mike Brown explique que si cette planète existe vraiment, « ce ne serait que la troisième découverte planétaire dans l'histoire moderne [NDLR : Pluton n'est plus une planète]. La nommer semble une charge trop importante pour une seule personne [...] Ce serait un énorme moment culturel. Ça ne devrait pas juste être un gars disant, bon, je l'ai trouvée, alors nous allons la nommer George. Ce qui, en passant, était ce que William Herschel a essayé de faire quand il a découvert Uranus ».

La fille de Mike Brown a une petite idée sur la question. Dans un dessin, elle demande à son père de la baptiser Lilah, comme elle. Dans tous les cas, la décision finale reviendra à l'Union astronomique internationale (UIT). 

My front door when I arrived home. Plus a request to call Planet Nine the Lilah Planet. pic.twitter.com/RVLMiRL4G3

— Mike Brown (@plutokiller) January 21, 2016

Pourquoi ne l'a-t-on pas encore observée ? 

Le système solaire est immense et, plus on s'éloigne dans l'espace, moins les objets célestes sont lumineux (ils ne font que refléter la lumière du Soleil), les rendant plus difficiles à observer. De plus, la majorité des télescopes modernes comme Hubble ne peuvent cartographier qu'une petite portion de l'espace à chaque fois. Il n'est pas simple dans ces conditions de repérer une planète qui se déplace doucement (entre 10 000 et 20 000 ans pour une rotation autour du Soleil) et de ne pas la confondre avec une étoile éloignée qui ne brille pas beaucoup.

Mais on pourrait très bien avoir déjà une « image » (une bouillie de pixels plus exactement) de la planète dans les archives du WISE de la NASA (Widefield Infrared Survey Explorer), un télescope américain dont la mission est d'explorer l'ensemble du ciel dans les infrarouges.

Le WISE a d'ores et déjà écarté la possibilité qu'une planète de la taille de Saturne, ou plus grande, se cache à moins de 10 000 UA dans notre système solaire. Néanmoins, si un objet est plus petit que Neptune, alors WISE a très bien pu le louper. Or, ce serait justement le cas de cette neuvième planète.

Plusieurs de nos confrères, dont ceux de Sciencemag.org, expliquent qu'il reste tout de même une petite chance : pour 20 % de l'espace observé par le télescope WISE, des mesures sur des longueurs d'onde plus grandes ont été effectuées, ce qui permettrait de mieux détecter des planètes très froides. Kevin Luhman, du département d'astronomie et astrophysique de la Pennsylvania State University, serait d'ores et déjà en train d'analyser ces données afin de tenter d'y repérer une planète inconnue jusqu'à présent.

Des télescopes sont-ils déjà en train de la chercher dans le ciel ?

À une telle distance (entre 200 et 1 200 UA), seuls les plus gros télescopes peuvent espérer observer cette hypothétique neuvième planète, ce qui limite forcément le rayon d'action. Et encore, la planète ne représenterait probablement pas plus que quelques pixels au final. On peut imaginer que cela pourrait par exemple être une des missions pour le satellite James-Webb qui sera mis en orbite dans les prochaines années.

Une chose est sûre, si un télescope trouve et photographie cette planète en mouvement, alors cela validera l'hypothèse des chercheurs, mais ce n'est pas encore le cas.

Est-il possible que l'on découvre encore d'autres planètes dans le système solaire ?

Avec une hypothétique neuvième planète qui orbiterait à plusieurs centaines d'unités astronomiques de la Terre, se pose la question de l'existence d'autres planètes, pourquoi pas encore plus lointaines.

Et la réponse est pour le moment impossible à donner, comme le résume Michel Viso : « Il n'est pas impossible que, encore plus loin, on découvre des objets de ce type-là, beaucoup plus petits, ou beaucoup plus gros, qui provoquent des anomalies d'orbite sur des objets extrêmement éloignés et donc très difficiles à observer ». 

Là encore, c'est le calcul qui pourrait permettre de soulever des hypothèses. Pour cela, il faudrait observer de manière précise des objets encore plus éloignés et/ou petits afin de déceler des « aberrations » dans leur trajectoire. Il faudra ensuite confirmer cela par des modèles scientifiques, puis par des observations au télescope.

Bref, tout reste à faire d'autant plus que le système solaire est grand, très grand... mais c'est un autre sujet sur lequel nous aurons l'occasion de revenir prochainement.