L'existence possible de la neuvième planète du système solaire est devenue connue en janvier 2016. La planète X est associée à l'inclinaison de l'axe de rotation du Soleil, à la destruction du système planétaire et à la survenue de cataclysmes sur Terre. Dans le même temps, les scientifiques ont avancé dans la compréhension du rôle de ce corps céleste dans le système solaire, modélisé sa structure interne et proposé des hypothèses expliquant l'origine de la planète X. "Lenta.ru" raconte les dernières recherches.
La découverte possible de la planète X en dehors de l'orbite de Pluton a été rapportée par les astronomes Mike Brown et Konstantin Batygin du California Institute of Technology à Pasadena (USA). La neuvième planète probable du système solaire est environ dix fois plus lourde que la Terre et tourne autour de l'étoile dans une orbite allongée (et dans un plan incliné par rapport à l'orbite de la Terre) avec une période de 15 mille ans. En termes de propriétés physiques et chimiques, il ressemble aux géants de glace Uranus et Neptune. Selon Brown et Batygin, cet objet spatial il y a 4,5 milliards d'années a été assommé du disque protoplanétaire près du Soleil.
La distance la plus proche du Soleil est de 200 unités astronomiques (c'est sept fois plus que du Soleil à Neptune). La distance maximale de la planète X est estimée à 600-1200 unités astronomiques, ce qui place son orbite en dehors de la ceinture de Kuiper, dans laquelle se trouve Pluton. Brown et Batygin estiment la probabilité d'erreur à 0,007%. Les scientifiques ont découvert la nouvelle planète en analysant la perturbation gravitationnelle qu'elle exerce sur d'autres corps célestes.
Physique et chimie
Les astronomes Esther Linder et Christoph Mordasini de l'Université de Berne (Suisse) sont parvenus aux conclusions suivantes sur les propriétés physico-chimiques de ce corps céleste. Le rayon est 3,7 fois celui de la Terre. La température de l'atmosphère, constituée d'hydrogène et d'hélium, est de moins 226 degrés Celsius. Sous l'enveloppe de gaz, il y a une couche de glace d'eau avec une température de moins 63 degrés Celsius. Encore plus profond - une fine couche de manteau de silicate, sous laquelle un noyau de fer est caché. Sa température est estimée à 3,4 mille degrés Celsius. Selon les astronomes, la planète X émet environ mille fois plus d'énergie qu'elle n'en absorbe et se refroidit progressivement. Les scientifiques pensent que la planète X est une copie plus petite des géants gazeux Uranus et Neptune.
Structure possible de la planète X
Vidéo promotionelle:
Image: Esther Linder, Christoph Mordasini, Universität Bern
Des collègues astronomes américains pensent que la couleur de la planète X est bleu foncé, plus sombre que Neptune, qui a une teinte bleu foncé dans le domaine optique, et Uranus avec son enveloppe gazeuse bleu clair. Comme les températures sur la planète X sont extrêmement basses, il n'y a pratiquement pas de gaz méthane dans l'atmosphère, contrairement à l'enveloppe gazeuse de Neptune. Ce composé, selon les scientifiques, se condense et se situe à la base de l'atmosphère de la planète ou de ses nuages.
Visiteur invité
Si Brown et Batygin croient que la planète X a été assommée d'un disque protoplanétaire près du Soleil, alors leurs collègues de Suède et de France pensent différemment: un corps céleste pourrait être une exoplanète que le Soleil a capturée à partir d'une étoile proche. Dans leurs travaux, les scientifiques ont envisagé un scénario selon lequel la planète X a été capturée par le Soleil à partir d'une autre étoile de son amas de naissance. Le soleil était situé dans un groupe de plusieurs milliers de jeunes étoiles, et les planètes se déplaçaient entre elles à basse vitesse (environ un kilomètre par seconde).
Orbite de la planète X (marquée en jaune)
Image: Caltech / R. Hurt (IPAC)
Cela nécessite le respect simultané de trois conditions. Premièrement, la capture de la planète X par le Soleil aurait dû se produire à une distance d'environ 150 unités astronomiques de celle-ci (pour éviter les perturbations de la ceinture de Kuiper). Deuxièmement, l'exoplanète devait tourner autour d'une autre étoile dans un amas à une grande distance de celle-ci (à partir d'une centaine d'unités astronomiques). Cela permettrait au Soleil de surmonter l'impact sur la planète X de sa première étoile. La troisième condition est qu'après la capture d'une exoplanète par le Soleil, il est possible de reproduire la configuration dynamique actuelle du système solaire. Dans la modélisation réalisée dans le cadre du problème des N corps, les astronomes ont montré que les trois conditions peuvent être satisfaites.
Les astronomes pensent que la phase d'amas dure environ cent millions d'années, ce qui est largement suffisant pour la distribution de planètes massives et éloignées (comme Neptune) entre les étoiles les plus lourdes. De même, on peut expliquer la nature de nombreux objets trans-neptuniens dans la ceinture de Kuiper - ceux situés à une distance de 30 à 55 unités astronomiques du Soleil.
Nettoyer
La planète X, selon les astronomes espagnols et britanniques, est capable de perturber les orbites des corps célestes du système solaire et de les en chasser. Les scientifiques ont analysé l'influence de la planète X sur le mouvement de six objets extrêmes au-delà de l'orbite de Neptune, dont le demi-grand axe dépasse 150 unités astronomiques, et le périhélie est de 30 unités astronomiques.
Des simulations ont montré que les orbites de la planète naine Sedna et du candidat 2012 VP113 resteront stables pendant les quelques centaines de millions d'années à venir. En revanche, les trajectoires des objets trans-neptuniens 2004 VN112, 2007 TG422 et 2013 RF98 (ces corps célestes atteignent 100 à 300 kilomètres de diamètre) sont instables et, après plusieurs dizaines de millions d'années, ils peuvent être projetés hors du système solaire par la planète X.
Aussi, l'influence de la planète X, des astronomes français et brésiliens a expliqué l'inclinaison du plan de Laplace du système solaire. Les scientifiques ont examiné la dynamique des quatre planètes géantes - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Chacun de ces corps célestes affecte le vecteur de moment angulaire total du système solaire, perpendiculaire au plan de Laplace. Les astronomes ont étudié l'impact de la planète X sur le Soleil et les planètes géantes. Il s'est avéré que cet effet explique l'inclinaison de six degrés entre le plan de Laplace et le plan de l'équateur solaire.
Le modèle analytique décrit la quantité d'inclinaison en fonction de la masse, de l'excentricité (paramètre d'élongation orbitale), du demi-grand axe de l'orbite de la planète X et des caractéristiques des géantes. Quelques jours avant la publication de cette découverte, l'astronome Elizabeth Bailey a présenté des conclusions similaires en collaboration avec les découvreurs de la planète X.
Modèle de mouvement du soleil
Image: arXiv.org
Certains scientifiques se sont également aventurés dans des hypothèses plus audacieuses. Les astrophysiciens Daniel Whitmeier et John Mats des États-Unis ont blâmé la planète X pour l'extinction massive d'animaux sur Terre qui se produit tous les 27 millions d'années. La théorie est basée sur le fait que l'orbite de la rotation de la planète X autour du Soleil s'incline lentement et que tous les 27 millions d'années, elle traverse la ceinture de Kuiper (située entre 30 et 55 UA du Soleil). Cela conduit à des perturbations gravitationnelles et la planète X pousse les comètes de la ceinture de Kuiper à l'intérieur du système solaire. Ils bombardent les planètes (y compris la Terre). À l'approche du Soleil, ils se désintègrent en fragments, ce qui empêche la lumière du soleil d'atteindre les corps célestes (y compris la Terre).
Selon les scientifiques, ce scénario est le plus acceptable pour une explication cosmique de l'extinction massive des animaux. Deux autres scénarios - la présence d'une deuxième étoile à côté du Soleil et les oscillations verticales de l'étoile lorsqu'elle tourne autour du centre de la galaxie, comme le notent les auteurs, ne reçoivent pas de confirmation paléontologique. Pour la première fois, Whitmeier et Mats ont proposé leur hypothèse en 1985. Leur recherche a été publiée par Nature and Time (avec photo sur la couverture). Selon l'hypothèse originale des scientifiques, la planète X est une à cinq fois plus lourde que la Terre et située cent fois plus loin du Soleil.
Et après
Les astronomes Carlos et Raul de la Fuente Marcos pensent qu'il n'y a pas une, mais deux super-Terres en dehors de l'orbite de Pluton. Les données disponibles sur la précession du périhélie de Sedna, 148209, 2004 VN112, 2007 TG422, 2010 GB174, 2012 VP113 et 2013 RF98 reçoivent, selon les travaux des auteurs, une bonne explication si l'on suppose la présence d'au moins deux corps célestes géants, dont l'un peut être une planète X. Depuis 2014, Carlos et Raul de la Fuente Marcos parlent de la possibilité d'exister en dehors de Pluton de deux super-Terres.
Toutes les conclusions sur la planète X ne sont pas basées sur des observations directes, mais sur l'analyse de son impact sur d'autres corps célestes et des données de modélisation informatique. Selon les astronomes, 20 jours d'observations à l'observatoire japonais Subaru à Hawaï (USA) suffisent pour la découverte directe de la planète X. Les scientifiques espèrent réserver du temps pour cela à l'observatoire. Ensuite, selon Brown et Batygin, l'existence de la planète X sera enfin prouvée.
Andrey Borisov
