Le terme «planète naine» a acquis une popularité sans précédent au cours des deux dernières années. Dans le cadre d'une catégorisation à trois voies des objets en orbite autour du Soleil, ce terme a été adopté en 2006 en raison de la découverte d'objets au-delà de l'orbite de Neptune, de taille comparable à Pluton. Depuis lors, il a été utilisé pour décrire de nombreux objets du système solaire, renversant l'ancien système de classification, qui comptait neuf planètes.
En outre, ce terme a généré confusion et controverse, en particulier, associée à son application à des organismes comme Pluton. Néanmoins, l'Union astronomique internationale (UAI) reconnaît cinq corps dans notre système solaire comme des planètes naines, six autres seront déterminées dans les années à venir, et environ 200 de ces corps pourraient se trouver dans la ceinture de Kuiper.
Définition
Une planète naine, telle que définie par l'AIU en 2006, est «un corps céleste en orbite autour d'une étoile qui est suffisamment massive pour être arrondie par sa propre gravité, mais pas à l'écart des planétésimaux de la région la plus proche, et n'est pas un satellite. De plus, il doit avoir une masse suffisante pour surmonter la résistance à la compression et atteindre l'équilibre hydrostatique."
En substance, le terme fait référence à tout objet de masse planétaire qui n'est ni une planète ni un satellite naturel répondant à deux critères de base. Premièrement, il doit être en orbite directe avec le Soleil et non pas la lune autour d'un autre corps. Deuxièmement, il doit être suffisamment massif pour prendre une forme sphérique sous l'influence de sa propre gravité. Et, contrairement à une planète, elle n'a pas à nettoyer les environs autour de son orbite.
Taille et poids
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Pour qu'un corps s'arrondisse, il doit être suffisamment massif pour que la gravité devienne la force dominante affectant la forme du corps. La pression interne générée par cette masse conduira la surface à devenir plastique, à lisser les hautes élévations et à remplir les dépressions. Les petits corps de moins d'un kilomètre de diamètre ne le font pas (comme les astéroïdes), ils sont contrôlés par des forces extérieures à leurs propres forces gravitationnelles, qui ont tendance à conserver des formes irrégulières.
Les plus grands objets trans-neptuniens connus (TNO)
Pendant ce temps, les corps de plusieurs kilomètres de diamètre - lorsque la gravité est importante, mais pas dominante - prennent la forme d'un sphéroïde ou d'une «pomme de terre». Plus le corps est grand, plus sa pression interne est élevée jusqu'à ce qu'elle devienne suffisante pour vaincre la force de compression interne et atteindre l'équilibre hydrostatique. À ce stade, le corps devient aussi rond que possible, étant donné sa rotation et ses effets de marée. C'est la définition de la limite d'une planète naine.
Cependant, la rotation peut également affecter la forme de la planète naine. Si le corps ne tourne pas, ce sera une sphère. Plus il tourne vite, plus il deviendra allongé ou polyvalent. Un exemple extrême de ceci est Haumea, qui est presque deux fois plus long sur l'axe principal qu'aux pôles. Les forces de marée provoquent également un blocage progressif de la rotation du corps, et le corps reste face au compagnon d'un côté. Un exemple extrême d'un tel système est Pluton-Charon, les deux corps sont verrouillés entre eux.
L'AIU ne détermine pas les limites supérieure et inférieure de la taille et de la masse des planètes naines. Bien que la limite inférieure soit déterminée par l'obtention d'une forme hydrostatique d'équilibre, la taille ou la masse à laquelle cet objet atteint cette forme dépend de sa composition et de son histoire thermique.
Par exemple, les corps en silicates durs (comme les astéroïdes rocheux) doivent atteindre l'équilibre hydrostatique avec un diamètre d'environ 600 kilomètres et une masse de 3,4 x 10 ^ 20 kg. Pour un corps moins rigide en glace d'eau, cette limite sera plus proche de 320 km et 10 ^ 19 kg. En conséquence, il n'existe actuellement aucune norme spécifique pour définir une planète naine en fonction de sa taille ou de sa masse, mais elle est généralement définie en fonction de sa forme.
Position orbitale
En plus de l'équilibre hydrostatique, de nombreux astronomes ont insisté pour tracer une ligne entre les planètes et les planètes naines sur la base de leur incapacité à «dégager le voisinage de leur orbite». En bref, les planètes peuvent éliminer des corps plus petits près de leurs orbites par collision, capture ou perturbation gravitationnelle, alors que les planètes naines n'ont pas la masse nécessaire pour y parvenir.
Pour calculer la probabilité qu'une planète dégage son orbite, les scientifiques planétaires Alan Stern et Harold Levinson ont introduit un paramètre qu'ils désignent par la lettre «lambda».
Ce paramètre exprime la probabilité d'une collision en fonction de la déviation donnée de l'orbite de l'objet. La valeur de ce paramètre dans le modèle de Stern est proportionnelle au carré de la masse et inversement proportionnelle au temps et peut être utilisée pour estimer le potentiel d'un corps à dégager le voisinage de son orbite.
Des astronomes comme Stephen Soter, scientifique de l'Université de New York et membre du Musée américain d'histoire naturelle, suggèrent d'utiliser ce paramètre pour tracer une ligne entre les planètes et les planètes naines. Soter a également proposé un paramètre qu'il appelle le discriminant planétaire - désigné par la lettre mu - qui est calculé en divisant la masse d'un corps par la masse totale d'autres objets sur la même orbite.
Planètes naines reconnues et possibles
Il existe actuellement cinq planètes naines: Pluton, Eris, Makemake, Haumea et Cérès. Cérès et Pluton seuls ont été suffisamment observés pour être incontestablement dans cette catégorie. L'AIU a statué que les objets trans-neptuniens (TNO) sans nom avec une magnitude absolue plus brillante que +1 (et mathématiquement limité à un diamètre minimum de 838 km) devraient être classés comme des planètes naines.
Les candidats potentiels actuellement à l'étude comprennent Orc, 2002 MS4, Salazia, Qawar, 2007 OR10 et Sedna. Tous ces objets sont situés dans la ceinture de Kuiper; à l'exception de Sedna, qui est considéré séparément - une classe distincte de TNO dynamiques dans le système solaire externe.
Il est possible qu'il y ait 40 autres objets dans le système solaire qui peuvent à juste titre être désignés planètes naines. On estime que jusqu'à 200 planètes naines peuvent être trouvées dans la ceinture de Kuiper après l'avoir étudiée, et au-delà de cette ceinture, leur nombre pourrait dépasser 10000.
Désaccords
Immédiatement après la décision de l'AIU concernant la définition de la planète, un certain nombre de scientifiques ont exprimé leur désaccord. Mike Brown (chef du groupe Caltech qui a découvert Eris) accepte de réduire le nombre de planètes à huit. Cependant, un certain nombre d'astronomes comme Alan Stern ont critiqué la définition de l'AIU.
Stern soutient que, comme Pluton, la Terre, Mars, Jupiter et Neptune ne nettoient pas complètement leurs zones orbitales. La Terre tourne autour du Soleil avec 10000 astéroïdes géocroiseurs, ce qui, selon Stern, est en contradiction avec le nettoyage de l'orbite terrestre. Jupiter, quant à lui, est accompagné de 100 000 astéroïdes troyens sur sa trajectoire orbitale.
En 2011, Stern a qualifié Pluton de planète et a considéré d'autres planètes naines comme Ceres et Eris, ainsi que de grandes lunes, comme des planètes complémentaires. Cependant, d'autres astronomes affirment que bien que les grandes planètes ne dégagent pas leurs orbites, elles ont un contrôle complet sur les orbites des autres corps dans leur zone orbitale.
Une autre application controversée de la nouvelle définition des planètes concerne les planètes en dehors du système solaire. Les méthodes de détection d'objets extrasolaires ne déterminent pas directement si un objet dégage l'orbite, mais indirectement. En conséquence, en 2001, l'AIU a approuvé des définitions «de travail» distinctes pour les planètes extrasolaires, y compris le critère douteux: «La masse / taille minimale requise pour qu'un objet extrasolaire soit considéré comme une planète doit correspondre aux paramètres acceptés pour le système solaire.»
Bien que tous les membres de l'AIU n'étaient pas favorables à l'adoption de cette définition des planètes et des planètes naines, la NASA a récemment annoncé qu'elle utiliserait les nouvelles directives établies par l'AIU. Cependant, le débat sur la décision de 2006 est toujours en cours, et nous pouvons bien nous attendre à de nouveaux développements sur ce front lorsque davantage de «planètes naines» seront découvertes et identifiées.
Il est assez facile de définir une planète naine selon les normes de l'AIU, mais intégrer le système solaire dans un système de classification à trois niveaux deviendra plus difficile à mesure que notre compréhension de l'univers s'élargira.
Ilya Khel
