Y a-t-il ou non une planète 9? Existe-t-il une planète à la périphérie de notre système solaire, avec une masse suffisante pour expliquer les mouvements d'objets distants? Ou un disque de matière glacée est-il responsable? Il n'y a pas encore de preuve directe d'une planète 9 réelle, mais quelque chose avec une masse suffisante affecte les orbites des objets distants du système solaire.
Une nouvelle étude suggère qu'un disque de matériau glacé provoque les mouvements étranges des objets extérieurs du système solaire, et que nous n'avons pas besoin d'inventer une autre planète pour expliquer ces mouvements. L'étude vient de
Le professeur Jihad Touma, de l'Université américaine de Beyrouth, et
Antranik Sefilian, doctorant au Département de mathématiques appliquées et de physique théorique de Cambridge. Leurs résultats sont publiés dans le Astronomical Journal.
L'idée d'une autre planète dans les confins de notre système solaire est attrayante. Il dynamise l'aventurier en chacun de nous. Et pour l'astronome ou les astronomes qui pourraient enfin le découvrir, ce serait un couronnement. Qui ne voudrait pas être connu comme le découvreur d'une planète entièrement nouvelle, ici même dans notre propre système solaire? C'est beaucoup plus excitant que d'être la personne qui a finalement confirmé la masse d'un disque de matériau glacé.
Comme les astronomes se sont améliorés pour étudier et comprendre le système solaire éloigné, ils ont trouvé de plus en plus d'objets. Au cours des 15 dernières années, les astronomes ont découvert une trentaine d'objets trans-neptunaux (TNO) qui parcourent des orbites hautement elliptiques. Le plus récent était «Le Gobelin», un corps avec une orbite qui le mène jusqu'à 2300 UA du Soleil.
Puisque ces corps n'interagissent pas gravitationnellement avec les autres planètes du système solaire, il doit y avoir un autre agrégat de masse qui façonne leurs orbites. Et tandis que l'explication de Planet 9 a pris de l'ampleur au fil des ans, il n'y a aucune preuve directe qu'une planète est responsable de la formation de ces étranges orbites.
"L'hypothèse de Planet Nine est fascinante, mais si la neuvième planète hypothétique existe, elle a jusqu'à présent évité d'être détectée."
Co-auteur de l’étude Antranik Sefilian, doctorant au Département de mathématiques appliquées et de physique théorique de Cambridge.
La nouvelle étude propose qu'un disque de matériau glacé soit responsable des orbites hautement elliptiques d'objets distants. Ce n'est pas la première théorie à suggérer cela, mais c'est la première qui peut expliquer les orbites observées, tout en tenant compte de la masse et de la gravité des huit autres planètes de notre système solaire.
Les 30 TNO qui parcourent ces orbites hautement elliptiques font partie d'un groupe plus large de TNO et d'objets qui composent la ceinture de Kuiper. La ceinture de Kuiper est constituée de matériaux laissés par la formation du système solaire. La plupart de ces objets parcourent des chemins presque circulaires autour du Soleil. Mais les 30 qui ne voyagent pas sur des orbites presque circulaires partagent une orientation spatiale différente, et cela nécessite une explication.
L'explication la plus parlée est Planet Nine. La planète Nine devrait être environ 10 fois plus massive que la Terre. Cette planète, cachée là-bas dans les parties sombres du système solaire, ferait paître ces 30 corps dans leurs orbites inhabituelles.
Le problème est que personne ne l'a encore détecté Planet Nine, et il n'est connu que par l'effet observé.
"L'hypothèse de Planet Nine est fascinante, mais si la neuvième planète hypothétique existe, elle a jusqu'à présent évité la détection", a déclaré le co-auteur Antranik Sefilian, doctorant au Département de mathématiques appliquées et de physique théorique de Cambridge. «Nous voulions voir s'il pouvait y avoir une autre cause, moins dramatique et peut-être plus naturelle, pour les orbites inhabituelles que nous voyons dans certains TNO. Nous avons pensé, plutôt que de permettre une neuvième planète, puis nous inquiéter de sa formation et de son orbite inhabituelle, pourquoi ne pas simplement tenir compte de la gravité des petits objets constituant un disque au-delà de l'orbite de Neptune et voir ce qu'il fait pour nous? »
La nouvelle étude est basée sur une modélisation détaillée du système solaire, ainsi que sur des observations d'autres systèmes solaires.
Touma et Sefilian ont modélisé la dynamique spatiale complète des TNO avec l'action combinée des planètes extérieures géantes et d'un disque massif et étendu de matériaux au-delà de Neptune. Ils ont calculé un modèle qui peut expliquer les orbites fortement elliptiques et spatialement groupées des 30 TNO. Ils ont également identifié des gammes de masse et des formes pour le disque de matériau glacé. De plus, ils ont pu forcer des changements graduels dans ses orientations (ou taux de précession), qui ont fidèlement reproduit les orbites de TNO aberrantes.
«Si vous supprimez la planète neuf du modèle et autorisez à la place de nombreux petits objets dispersés sur une large zone, les attractions collectives entre ces objets pourraient tout aussi bien expliquer les orbites excentriques que nous voyons dans certains TNO», a déclaré Sefilian, qui est un Gates Cambridge Scholar et membre du Darwin College.
Alors, l'affaire est close? Pas assez.
"Bien que nous ne disposions pas de preuves d'observation directe pour le disque, nous ne l'avons pas non plus pour Planet Nine, c'est pourquoi nous étudions d'autres possibilités."
Antranik Sefilian
Il est en quelque sorte facile de proposer une autre planète non découverte de juste la bonne masse pour expliquer ces orbites observées. Mais jusqu'à présent, une telle planète a évité la détection. Mais d'une certaine manière, le disque de la théorie des matériaux glacés souffre de la même chose. Il est assez facile de le proposer, et la construction d'un modèle mathématique réussi qui prend en charge la théorie du disque glacé prouve au moins que c'est possible, mais il n'a pas encore été détecté.
En fait, les tentatives antérieures d'estimation de la masse d'objets glacés au-delà de Neptune n'ont ajouté que le dixième environ de la masse de la Terre, ce qui n'est pas suffisant pour expliquer cet étrange amas d'orbites. Le modèle créé par les deux scientifiques à l'origine de cette nouvelle étude nécessite dix fois plus de masse que cela.
C'est là que l'observation d'autres systèmes solaires entre en jeu.
"Le problème est que lorsque vous observez le disque de l'intérieur du système, il est presque impossible de voir le tout à la fois."
Antranik Sefilian.
"Lors de l'observation d'autres systèmes, nous étudions souvent le disque entourant l'étoile hôte pour en déduire les propriétés de toutes les planètes en orbite autour d'elle", a déclaré Sefilian. "Le problème est que lorsque vous observez le disque de l'intérieur du système, il est presque impossible de voir le tout à la fois. Bien que nous ne disposions pas de preuves d'observation directe pour le disque, nous ne l'avons pas non plus pour Planet Nine, c'est pourquoi nous étudions d'autres possibilités. Néanmoins, il est intéressant de noter que les observations d'analogues de la ceinture de Kuiper autour d'autres étoiles, ainsi que des modèles de formation de planète, révèlent des populations massives de débris. »
D'autres systèmes solaires ont un disque de matériau glacé restant de leur formation, avec une masse suffisante pour tenir compte des orbites hautement elliptiques des objets sur le bord des systèmes. La même chose pourrait-elle être vraie dans notre système solaire? Pourrait-il y avoir à la fois un disque de matière glacée et une planète 9?
Sefilian le pense. "Il est également possible que les deux choses soient vraies - il pourrait y avoir un disque massif et une neuvième planète. Avec la découverte de chaque nouveau TNO, nous rassemblons plus de preuves qui pourraient aider à expliquer leur comportement. »
Le va-et-vient des scientifiques qui s'efforcent de découvrir des preuves, parfois concordantes et parfois en désaccord avec véhémence, est présenté dans ce numéro.
L'étude, en particulier l'introduction et la conclusion, présente et cite d'autres études qui soutiennent et en désaccord avec celle-ci. Nous en sommes encore aux premiers jours de la compréhension du système solaire éloigné dans les moindres détails. Avec des télescopes plus puissants mis en ligne au cours des prochaines années, et avec des ordinateurs plus puissants et des méthodes d'observation améliorées, ce n'est qu'une question de temps avant que les orbites étranges de ces corps éloignés ne soient finalement expliquées.
Sources:
- Document de recherche: SHEPHERDING IN A SELF GRAVITATING DISK OF TRANS-NEPTUNIAN OBJETS
- Communiqué de presse: Des orbites mystérieuses dans les parties ultrapériphériques du système solaire ne sont pas causées par la «planète neuf»
- Article du magazine Space: Une nouvelle planète naine trouvée à la périphérie du système solaire, donnant aux astronomes plus de munitions pour rechercher des preuves de la planète 9
- Communiqué de presse de Caltech: les chercheurs de Caltech trouvent des preuves d'une véritable neuvième planète
- Document de recherche: PREUVES POUR UNE PLANÈTE GÉANTE DISTANTE DANS LE SYSTÈME SOLAIRE
