Le 20 janvier 2016, les scientifiques Konstantin Batygin et Michael Brown du California Institute of Technology ont annoncé qu'ils avaient trouvé des preuves d'une planète massive au bord du système solaire. Sur la base de simulations mathématiques et informatiques, ils ont prédit que la planète devrait être des super-Terres, deux à quatre fois la taille de la Terre et 10 fois plus massive. Ils ont également calculé qu'en raison de la distance de la planète et de son orbite extrêmement allongée, la planète tourne autour du Soleil dans 10 000 à 20 000 ans.
Depuis lors, de nombreux scientifiques ont répondu par leurs propres recherches sur l'existence possible de cette mystérieuse «neuvième planète», comme elle a été temporairement surnommée. L'une des études les plus récentes a été menée à l'Université de l'Arizona. Les scientifiques ont montré que les excentricités extrêmes des objets éloignés de la ceinture de Kuiper peuvent indiquer qu'ils ont intersecté une planète massive dans le passé.
À ce moment-là, on savait déjà qu'il existe plusieurs objets dans la ceinture de Kuiper, dont la dynamique est différente des autres. Alors que la plupart d'entre eux sont soumis à la gravité des géantes gazeuses sur leur orbite actuelle (comme Neptune), certains membres de la population de disques dispersés dans la ceinture de Kuiper ont des orbites inhabituellement proches.
Lorsque Batygin et Brown ont annoncé pour la première fois leur découverte en janvier, ils ont noté que ces objets étaient fortement regroupés en fonction des positions de leurs périhélies et de leurs plans orbitaux. De plus, leurs calculs ont montré que les chances qu'un tel arrangement soit formé par accident sont extrêmement faibles (la probabilité a été estimée à 0,007%).
Au lieu de cela, ils ont suggéré qu'une planète excentrique éloignée était responsable de la détermination des orbites de ces objets. Pour cela, la planète doit être dix fois plus massive que la Terre, et son orbite doit se trouver dans le même plan (mais avec un périhélie à 180 degrés dévié du périhélie des objets).
Une telle planète offre non seulement une explication de la présence d'objets de type Sedna hautement périhélatoires, c'est-à-dire de planétoïdes avec des orbites extrêmement excentriques autour du Soleil. Cela aide également à expliquer d'où viennent les objets distants et fortement déviés du système solaire externe, car leurs origines restent encore floues.
Dans leurs travaux, les scientifiques de l'Université d'Arizona - dont les professeurs Renu Malhotra, le Dr Katrin Volk et Jiang Wong - ont adopté une perspective différente. Si la neuvième planète a effectivement croisé certains objets très excentriques de la ceinture de Kuiper, ont-ils spéculé, il y a de fortes chances que son orbite soit en résonance avec ces objets.
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Ainsi, de petits corps étaient constamment jetés hors du système solaire en raison de rencontres avec de grands objets qui violaient leurs orbites. Pour éviter l'éjection, les petits corps doivent être protégés par résonance orbitale. Et bien que ces petits et grands objets puissent croiser des trajectoires orbitales, ils ne se rapprochent jamais assez pour avoir un effet puissant l'un sur l'autre.
C'est ainsi que Pluton est resté une partie du système solaire, malgré une orbite excentrique qui croise périodiquement le chemin de Neptune. Bien que les orbites de Neptune et de Pluton se croisent, elles ne se rapprochent jamais assez pour que l'influence de Neptune pousse Pluton hors du système solaire. Pour la même raison, les scientifiques ont suggéré que les objets de la ceinture de Kuiper notés par Batygin et Brown pourraient être en résonance orbitale avec la neuvième planète.
Dans une lettre à Universe Today, Malhotra, Wolf et Wong ont raconté ce qui suit:
«Les objets de la ceinture de Kuiper que nous avons étudiés dans notre travail diffèrent des autres car ils ont des orbites très éloignées et très allongées, mais leur approche la plus proche du Soleil n'est pas suffisamment proche pour être significativement affectée par Neptune. Ainsi, nous avons six de ces objets, dont les orbites sont légèrement influencées par les planètes connues de notre système solaire. Mais si dans plusieurs a. Autrement dit, il y avait une autre planète du Soleil, pas encore découverte, cela affecterait six de ces objets."
Après avoir étudié les périodes orbitales d'un certain nombre d'objets - Sedna, 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113 et 2013 GP136 - ils ont conclu qu'une planète hypothétique avec une période orbitale de 17.117 ans (avec un demi-axe de 665 UA) doit nécessairement avoir des relations périodiques avec ces derniers. objets. Cela correspond aux paramètres de 10 000 à 20 000 ans de la période orbitale dont Batygin et Brown ont parlé.
Leur analyse fait également des hypothèses sur le type de résonance de la planète avec les objets désignés. La période orbitale de Sedna devrait être en résonance avec la planète à 3: 2, 2010 GB174 - 5: 2, 2994 VN112 - 3: 1, 2004 VP113 - 4: 1, 2013 GP136 - 9: 1. Une telle résonance n'aurait tout simplement pas pu se former en l'absence d'une grande planète.
«Pour qu'une résonance tangible apparaisse dans le système solaire externe, l'un des objets doit avoir une masse qui pourrait avoir un fort effet gravitationnel sur l'autre», écrivent les scientifiques. «Les objets inhabituels de la ceinture de Kuiper ne sont pas assez massifs pour résonner les uns avec les autres, mais le fait que leurs périodes orbitales tombent dans la région de relations simples peut signifier qu'ils sont en résonance avec un objet invisible massif.
Particulièrement encourageants, leurs découvertes pourraient réduire l'éventail des emplacements possibles pour la planète neuf. Étant donné que chaque résonance orbitale fournit une connexion géométrique entre les corps impliqués, les configurations résonantes de ces objets peuvent aider les astronomes à trouver les bons points de notre système solaire à rechercher.
Mais, bien sûr, Malhotra et ses collègues admettent ouvertement que plusieurs variables inconnues subsistent et que de nouvelles observations avec recherche sont nécessaires pour confirmer l'existence de la neuvième planète:
«Il y a pas mal d'incertitudes. Les orbites de ces objets extrêmes de la ceinture de Kuiper sont mal connues car ils se déplacent très lentement dans le ciel et on n'observe qu'une petite partie de leur mouvement orbital. Ainsi, leurs périodes orbitales peuvent différer des estimations actuelles, et certaines d'entre elles peuvent sortir de la résonance avec une planète hypothétique. Il est également possible que les périodes orbitales de ces objets soient liées; nous n'avons pas encore observé beaucoup de ces objets et avons des données limitées."
Astronomes et nous attendrons d'autres observations et calculs. Mais en attendant, nous devons admettre que la possibilité de l'existence de la neuvième planète est très intrigante. Peut-être que les neuf combattants seront à nouveau dans les rangs des planètes de notre système solaire (désolé Pluton).
