À la recherche de la planète perdue

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Des scientifiques ont mis en évidence la possibilité que le système solaire ait déjà compté une planète supplémentaire.

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(Québec) «Dernièrement, je lisais qu'il y aurait déjà eu une cinquième planète gazeuse dans le système solaire, et qu'elle aurait été expulsée du système par une autre planète. Comment peut-on énoncer une telle théorie pour un événement qui date de 4 milliards d'années?» demande Michel Rioux, de Québec.

Le système solaire, comme on le sait, compte quatre planètes dites «telluriques» ou «rocheuses» proches du Soleil - soit Mercure, Vénus, la Terre et Mars -, ainsi que quatre grosses planètes gazeuses situées plus loin - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Quant à la petite et lointaine Pluton, on s'en souvient, elle a perdu son statut de planète il y a 10 ans pour devenir une «planète naine».

Maintenant, l'idée d'une planète supplémentaire, qu'elle soit géante ou non, a presque toujours été dans l'air. Mais elle a pris une tournure plus sérieuse ces dernières années avec la publication d'«indices» possibles dans des articles scientifiques. Aucun de ces textes, de l'aveu même de leurs auteurs, n'avance quoi que ce soit qui puisse être considéré comme une preuve au sens fort. Mais ils soulèvent tout de même la possibilité que cette «planète perdue» existe, et leurs arguments sont essentiellement de deux ordres.

Les premiers signaux sont venus de simulations numériques, plus particulièrement d'un article scientifique publié en 2011, explique le doctorant en astrophysique de l'Université de Toronto Ryan Cloutier, qui a lui-même publié des travaux sur cette question. «On a des modèles bien établis de ce qu'était la dynamique et l'évolution du système solaire dans ses premiers temps. On sait que les orbites des géantes gazeuses étaient beaucoup plus proches du Soleil que maintenant, et il y avait une Ceinture de Kuiper [un champ d'astéroïdes orbitant autour du Soleil, au-delà de l'orbite de Neptune] primordiale. Alors si on fait rouler ça dans une simulation, ça donne un système instable [mais éventuellement] l'orbite des planètes gazeuses finit par s'éloigner du Soleil et on obtient une configuration de planètes comme celle que nous avons présentement. Ce que l'article de 2011 a montré, c'est qu'on peut arriver à ce résultat-là avec quatre géantes gazeuses au départ, ou avec une de plus, ou même avec deux de plus. La différence, c'est que statistiquement, on a plus de chances d'arriver à la configuration actuelle en partant de cinq géantes gazeuses.»

C'est un argument théorique et purement statistique, mais il nous dit quand même qu'il y a des chances - relativement bonnes, même - que notre Soleil bien aimé n'a peut-être pas toujours été un berger exemplaire et qu'il aurait perdu une (grosse) brebis dans son jeune temps...

Selon toute vraisemblance, c'est l'attraction de Jupiter ou de Saturne, les deux plus grosses planètes du système, qui aurait «catapulté» la planète manquante. M. Cloutier a d'ailleurs montré dans une étude que c'est probablement la première qui est la «coupable». Nous n'avons malheureusement pas l'espace qu'il faut pour entrer dans le détail, mais disons simplement qu'en étudiant l'orbite de certaines lunes de ces deux planètes, le jeune chercheur a calculé que pour être éjectée du système solaire, un 5e géante gazeuse aurait dû s'approcher tellement de Neptune (la moins massive des deux) qu'elle aurait complètement chamboulé l'orbite de ses lunes. Jupiter, cependant, aurait pu le faire tout en gardant sa lune naturelle la plus lointaine sur sa présente orbite.

Déceler l'anomalie

L'autre type d'indice consiste à déceler des anomalies dans les orbites d'objets connus qui ne peuvent pas être expliquées par les modèles actuels. Pas plus tard que ce mois-ci, d'ailleurs, deux chercheurs de l'Institut technologique de Californie - la célèbre Caltech - ont publié un article détaillant une «bizarrerie» de ce genre. Si l'on traçait une ligne décrivant l'orbite de toutes les planètes, on obtiendrait grosso modo une sorte de «disque», un «plan orbital» que les astronomes appellent écliptique. Quand on observe les objets de la Ceinture de Kuiper, on voit que leurs périhélies (point d'une orbite le plus proche du Soleil) sont répartis à peu près également tout autour du Soleil et à environ 30° au-dessus et en-dessous de l'écliptique. Cette distribution aléatoire suggère fortement que la trajectoire orbitale de ces objets n'a pas de source commune.

Cependant, ont remarqué les deux auteurs de Caltech, Mike Brown et Konstantin Batygin, quand on ne prend que les six astéroïdes les plus éloignés du Soleil, on se rend compte que leurs périhélies sont toutes concentrés dans le même secteur, et il n'y a que 1 chance sur 15 000 pour qu'un tel pattern soit le fruit du hasard. De là, ils font l'hypothèse qu'une planète perdue ayant une orbite très allongée et très lointaine aurait pu, par gravité, entraîner ces six astéroïdes dans son sillage, ce qui aurait regroupé leurs périhélies.

Notons qu'il ne s'agirait pas d'une géante gazeuse comme dans les travaux de M. Cloutier, mais d'une planète dont la taille se situerait quelque part entre celle de la Terre et celle de Neptune.

En outre, ajoute l'astronome de l'Université de Montréal Étienne Artigau, plusieurs études ont montré qu'il n'est pas rare que des étoiles perdent une ou des planètes. «On sait maintenant qu'il y a pas mal de planètes solitaires qui flottent dans l'espace, dit-il. On connaît aussi des cas de géantes gazeuses qui ont des orbites très excentriques [signe qu'elles ont été fortement déviées de leur orbite originale]. Alors il y a pas mal de preuves circonstancielles qui montrent que oui, ça se peut qu'une planète soit éjectée de son système et que c'est même fréquent. Alors ce n'est pas une preuve que c'est ce qui s'est passé dans notre système solaire, mais cela dit que c'est une proposition raisonnable.»

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