Si la Planète 9 existe, pourquoi ne l'a-t-on jamais vue ?

La planète 9 existe-t-elle vraiment ou est-ce autre chose ?

Percival Lowell s'est trompé de nombreuses fois.

Chroniqueur touristique et homme d'affaires du XIXe siècle - fabuleusement riche, moustachu et toujours impeccablement vêtu - avait lu un livre sur Mars et, sur cette base, avait décidé de devenir astronome. Au cours des décennies à venir, il a fait un certain nombre de déclarations farfelues.

Tout d'abord, il était convaincu de l'existence des Martiens et pensait les avoir trouvés (il s'était trompé). D'autres astronomes avaient documenté d'étranges lignes traversant la planète, et Lowell a suggéré qu'il s'agissait de canaux, construits comme la dernière tentative d'une civilisation mourante pour puiser l'eau des calottes glaciaires polaires. Il a utilisé sa fortune pour construire un observatoire entier, juste pour mieux voir. Il s'est avéré qu'il s'agissait d'une illusion d'optique, créée par les montagnes et les cratères de Mars lorsqu'elle était observée à travers des télescopes de mauvaise qualité.

Lowell croyait également que la planète Vénus avait des rayons - dessinés dans ses notes comme des toiles d'araignée émanant de son centre (ce n'est pas le cas). Bien que ses assistants aient essayé de les trouver, il semblait que lui seul pouvait voir ce détail inattendu. On suppose maintenant qu'il s'agissait d'ombres projetées par les iris dans ses propres yeux, alors qu'il regardait à travers son télescope.

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Mais surtout, Lowell était déterminé à trouver la neuvième planète de notre système solaire - une hypothétique "planète X", qui à l'époque était considérée comme responsable des perturbations gravitationnelles au-delà du Soleil, d'Uranus et de Neptune. Bien qu'il n'ait jamais posé les yeux sur ce monstre fantôme, la quête a consumé la dernière décennie de sa vie - et après plusieurs dépressions nerveuses, il est mort à l'âge de 61 ans.

Il ne savait pas que les explorations se poursuivraient - avec quelques ajustements - en 2021.

Une fausse piste

Dans son testament, Lowell a fait don d'un million de dollars pour continuer les recherches sur la découverte de la planète X. Ainsi, après un bref intermède impliquant une bataille juridique avec sa veuve, Constance Lowell, son observatoire a continué à chercher.

À peine 14 ans plus tard, le 18 février 1930, un jeune astronome regardait deux photos de ciels étoilés, quand il remarqua une tache parmi elles. Il avait trouvé Pluton - pendant un moment considéré comme l'insaisissable planète X.

Bientôt, les scientifiques ont réalisé que cela ne pouvait pas être ce que Lowell recherchait - cette masse n'était pas assez grande pour éloigner Neptune et Uranus de leurs positions légitimes. Pluton n'était qu'un intrus accidentel, qui se trouvait dans la région.

Le coup final sur la planète X est venu en 1989, lorsque le vaisseau spatial Voyager 2 a balayé Neptune et a révélé qu'il était légèrement plus léger que quiconque l'avait initialement pensé. Dans cet esprit, un scientifique de la Nasa a finalement calculé que les orbites des planètes extérieures avaient toujours un sens. Lowell avait lancé des études qui n'avaient jamais été nécessaire.

L'exploration lié au concept de planète cachée ne devait pas s'arrêter-la.

En 1992, deux astronomes qui avaient pendant des années "scrupuleusement scanné les cieux à la recherche d'objets sombres au-delà de Neptune", selon la Nasa, ont découvert la ceinture de Kuiper. Cette zone d'objets gelés, s'étendant juste au-delà de l'orbite de Neptune, est l'une des plus grandes caractéristiques du système solaire. Elle est si vaste qu'on pense qu'elle contient des centaines de milliers d'objets de plus de 100 km de diamètre, ainsi que jusqu'à un milliard de comètes.

Bientôt, les scientifiques ont réalisé que Pluton était peu susceptible d'être le seul grand objet dans les confins du système solaire - et ont commencé à se demander s'il s'agissait en fait d'une planète. Puis ils ont trouvé "Sedna" (environ 40 % de la taille de Pluton), "Quaoar" (environ la moitié de la taille de Pluton) et "Eris" (presque la même taille que Pluton). Il est devenu clair que les astronomes avaient besoin d'une nouvelle définition.

En 2006, l'Union astronomique internationale a voté pour rétrograder le statut de Pluton à une "planète naine". Mike Brown, professeur d'astronomie planétaire à l'Institut de technologie de Californie - Caltech - qui a dirigé l'équipe qui a identifié Eris, est autoproclamé comme "l'homme qui a tué Pluton". La neuvième planète n'était plus.

Une empreinte fantomatique

Dans le même temps, la découverte de ces objets a révélé une nouvelle piste majeure dans la recherche d'une planète cachée.

Il s'avère que Sedna ne bouge pas comme tout le monde l'attendait - traçant des anneaux elliptiques autour du Soleil, depuis la ceinture de Kuiper. Au lieu de cela, cette planète naine prend un chemin bizarre et inattendu, passant de seulement 76 distances Terre-Soleil (environ 11 milliards de km) du centre de notre système solaire à plus de 900 (environ 135 milliards de km). Son orbite est si sinueuse qu'il lui faut 11 000 ans - la dernière fois que Sedna était à sa position actuelle, les humains venaient tout juste d'inventer l'agriculture.

C'est comme si quelque chose tirait sur Sedna et l'entraînait.

En 2016, le même Mike Brown qui avait trouvé Pluton, avec son collègue Konstantin Batygin - également professeur de science planétaire à Caltech - a co-écrit un article proposant une planète massive, entre cinq et 10 fois la taille de la Terre.

Leur idée est venue du constat que Sedna n'était pas le seul objet perturbé. Il a été rejoint par six autres, et tous sont tirés dans la même direction. Il y a aussi d'autres indices, comme le fait que chacun est incliné sur son axe exactement dans la même direction. La paire a calculé que la probabilité que les six objets soient tirés exactement dans la même direction, avec la même inclinaison par hasard, n'était que de 0,007 %.

Nous nous nous sommes dit "c'est assez intéressant - comment est-ce possible ?" - dit Konstantin Batygin.

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"C'était assez remarquable parce qu'un tel regroupement, s'il était laissé seul pendant une période de temps suffisamment longue, se disperserait, juste en raison de l'interaction avec la gravité des planètes".

Au lieu de cela, ils ont proposé que la planète neuf avait laissé son empreinte fantomatique dans les confins de notre système solaire, déformant les orbites des objets qui l'entouraient avec son attraction gravitationnelle. Plusieurs années plus tard, et le nombre d'objets qui correspondent à la configuration orbitale excentrique et à l'inclinaison a continué d'augmenter. "Nous en avons maintenant environ 19 au total", explique Batygin.

Bien que personne n'ait encore vu la planète hypothétique, il est possible d'en déduire une quantité surprenante d'informations. Comme pour les autres objets au-delà de la ceinture de Kuiper, l'orbite de la nouvelle planète neuf serait tellement déformée que sa portée la plus éloignée devrait être deux fois plus éloignée que sa plus proche planète- environ 600 fois la distance du Soleil à la Terre (90 milliards km), contre 300 (45 milliards de km). Les scientifiques ont également risqué une estimation de son esthétique - glacée, avec un noyau solide, comme Uranus ou Neptune.

Ensuite, il y a la question de savoir d'où pourrait provenir la Planète 9. Jusqu'à présent, il y a trois idées principales. La première est qu'elle s'est formée là où elle se cache actuellement, ce que Batygin considère comme relativement improbable, car cela exigerait que le système solaire primitif se soit étendu jusqu'à son refuge lointain.

Il y a aussi la suggestion intrigante que la neuvième planète est en fait un imposteur extraterrestre, un objet qui a été volé à une autre étoile il y a longtemps lorsque le Soleil était encore dans l'amas stellaire dans lequel il est né.

"Le problème avec une telle histoire est que vous risquez tout aussi de perdre la planète lors de la prochaine rencontre", déclare Batygin. "Donc, statistiquement, ce modèle rencontre des problèmes."

Ensuite, l'hypothèse qui séduit Batygin le plus. Dans ce scénario, la planète s'est formée beaucoup plus près du Soleil, à un moment où le système solaire en était à ses débuts et où les planètes commençaient tout juste à fusionner hors du gaz et de la poussière environnants.

"Elle a en quelque sorte accroché autour de la région de formation de la planète géante, avant d'être dispersé par Jupiter ou Saturne, et a ensuite vu son orbite modifiée par le passage des étoiles", dit-il.

Une cachette obscure

Bien sûr, tout cela soulève une question évidente - si la Neuvième planète existe, pourquoi ne l'a-t-on jamais vue ?

"Je n'avais pas une appréciation particulièrement forte de la difficulté à trouver la planète neuf jusqu'à ce que je commence à chercher avec Mike à l'aide de télescopes", dit Batygin.

"La raison pour laquelle cette recherche est si difficile est que la plupart des levés astronomiques ne recherchent pas une seule chose."

Par exemple, les astronomes recherchent normalement une classe d'objets, comme un type particulier de planète. Même s'ils sont rares, si vous examinez une étendue d'espace suffisamment large, vous trouverez probablement quelque chose. Mais traquer un objet spécifique tel que Planet Nine est un tout autre exercice.

"Il n'y a qu'une infime partie du ciel qui en a", dit Batygin, qui explique qu'un autre facteur est le défi un peu plus prosaïque de réserver des plages horaires pour utiliser le bon type de télescope.

"Pour le moment, le seul moyen de trouver la planète neuf est d'utiliser le télescope Subaru", déclare Batygin. Ce monstre de 8,2 m - situé au sommet d'un volcan endormi, Maunakea, à Hawaï - est capable de capturer même la faible lumière d'objets célestes lointains. C'est l'idéal, car la planète sombre serait si lointaine qu'il est peu probable qu'elle réfléchisse beaucoup de lumière du soleil.

"Nous n'avons qu'une seule machine que nous pouvons utiliser, et nous avons peut-être trois nuits dessus par an", explique Batygin, qui venait de passer trois nuits sur le télescope la semaine précédente. "La bonne nouvelle est que le télescope Vera Rubin sera mis en ligne dans les prochaines années, et ils vont probablement le trouver".

Ce télescope de nouvelle génération, actuellement en construction au Chili, analysera systématiquement le ciel - photographiant toute la vue disponible - pour en surveiller le contenu.

Une alternative intéressante

Cependant, il est possible que la planète ne soit jamais trouvée de cette façon - ce n'est peut-être pas une planète après tout, mais un trou noir.

"Toutes les preuves de l'existence d'un objet sont gravitationnelles", déclare James Unwin, professeur de physique à l'Université de l'Illinois à Chicago, qui a d'abord suggéré l'idée, avec Jakub Scholtz, un chercheur postdoctoral de l'Université de Turin. Alors que nous sommes plus familiers avec l'idée que les planètes exercent une puissante attraction gravitationnelle, "il y a d'autres choses qui peuvent la générer, qui sont plus exotiques", dit Unwin.

Certains remplacements plausibles pour la planète neuf incluent une petite boule de matière noire ultra-concentrée ou un trou noir primordial. Les trous noirs faisant partie des objets les plus denses de l'Univers, Unwin explique qu'il est tout à fait possible que ces derniers déforment les orbites d'objets distants dans le système solaire externe.

Les trous noirs avec lesquels nous sommes le plus familiers ont tendance à inclure des trous noirs "stellaires", dont la masse est au moins trois fois supérieure à celle de notre propre Soleil, et des trous noirs "supermassifs", qui représentent des millions ou des milliards de fois la masse de notre Soleil. Alors que les premiers sont nés d'étoiles mourantes s'effondrant sur elles-mêmes, les seconds sont plus mystérieux - dont des étoiles colossales qui implosent, puis accumulent progressivement de plus en plus de masse en dévorant tout ce qui se trouve dans leur environnement, y compris les autres trous noirs.

Les trous noirs primordiaux sont différents. Ils n'ont jamais été observés. Dans cet environnement inégal, certaines parties de l'Univers sont peut-être devenues si denses qu'elles ont été comprimées dans de minuscules poches avec la masse des planètes.

Unwin souligne qu'il n'y a aucune probabilité que le trou noir se forme à partir d'une étoile, car ils conservent leur puissante attraction gravitationnelle - c'est juste concentré. Même les plus petits trous noirs stellaires ont des masses trois fois supérieures à celles de notre Soleil, ce serait donc comme avoir au moins trois soleils supplémentaires tirant sur les planètes de notre système solaire. Bref, on l'aurait certainement remarqué.

Cependant, Unwin et Scholtz disent qu'il pourrait s'agir d'un trou noir primordial, car on pense qu'ils sont nettement plus petits.

"Parce que ces choses sont nées aux premiers stades de l'Univers, les régions denses à partir desquelles elles se sont formées auraient pu être particulièrement petites", dit Scholtz.

"En conséquence, la masse contenue dans ce trou noir qui en est finalement beaucoup moins qu'une étoile, - ils peuvent même ne peser que quelques kilos, comme un morceau de roche."

Ceci est plus conforme à la masse prédite de la planète neuf, qui serait équivalente à dix Terres.

À quoi cela ressemblerait-elle ? Doit-on s'inquiéter ? Et cela pourrait-il être encore plus excitant que de découvrir une planète ?

Premièrement, même les trous noirs primordiaux sont suffisamment denses pour qu'aucune lumière ne puisse s'échapper et n'apparaîtrait sur aucun type de télescope existant actuellement. Si vous le regardiez droit, le seul indice de sa présence serait un vide - un petit espace dans la couverture d'étoiles dans le ciel nocturne.

Ce qui nous amène au vrai hic. Alors que la masse de ce trou noir serait la même que celle de la planète neuf proposée - jusqu'à 10 fois celle de la Terre - elle serait condensée en un volume à peu près de la taille d'une orange. Pour le trouver, il faudrait une certaine ingéniosité.

Jusqu'à présent, les suggestions incluent la recherche des rayons gamma émis par les objets lorsqu'ils tombent dans des trous noirs, ou la libération d'une constellation de centaines de minuscules vaisseaux spatiaux, qui pourraient - si nous avons de la chance - passer suffisamment près pour qu'ils soient tiré vers lui de manière toujours aussi fractionnaire et accélérer d'une quantité détectable.

Étant donné que l'attraction gravitationnelle mystérieuse émane des confins les plus éloignés de notre système solaire, les sondes devraient être envoyées via un réseau laser terrestre, ce qui pourrait les propulser à 20 % de la vitesse de la lumière. S'ils voyageaient plus lentement, ils pourraient mettre des centaines d'années à arriver - une expérience qui, naturellement, s'étendrait bien au-delà d'une vie humaine.

En l'occurrence, ces vaisseaux spatiaux futuristes sont déjà en cours de développement pour une autre mission ambitieuse, le projet Breakthrough Starshot, qui vise à les envoyer vers le système stellaire Alpha Centauri, à 4,37 années-lumière.

Si nous devions découvrir un trou noir qui se cache, plutôt qu'une planète glaciale, Unwin dit qu'il n'y aurait pas lieu de paniquer.

"Il y a un trou noir supermassif au centre de notre galaxie", dit-il.

"Mais nous ne nous inquiétons pas de la chute de notre système solaire, car nous sommes sur une orbite stable autour de lui".

Ainsi, même si un trou noir primitif aspirera tout ce qui se trouve sur son chemin, cela n'inclurait pas la Terre, qui - comme les autres planètes intérieures - ne se rapproche jamais.

"Ce n'est pas comme un aspirateur", dit Unwin.

Il explique que du point de vue de quiconque sur Terre, avoir un trou noir non découvert dans le système solaire n'est pas si différent d'avoir une planète cachée là-bas.

Mais alors que les trous noirs stellaires et primordiaux sont essentiellement les mêmes, ces derniers n'ont jamais été trouvés ni étudiés - et la différence d'échelle devrait conduire à des phénomènes bizarres.

"Je dirais que les choses qui se produisent avec les petits trous noirs sont plus intéressantes que ce qui se passe avec les grands trous noirs", dit Scholtz.

Un exemple est le processus de "spaghettification", qui est souvent illustré par la fable d'un astronaute qui s'est aventuré trop près de l'horizon des événements d'un trou noir - le point au-delà duquel aucune lumière ne peut s'échapper - et est tombé la tête la première. Bien que sa tête et ses pieds ne soient qu'à quelques mètres l'un de l'autre, la différence entre les forces gravitationnelles agissant sur eux serait si grande qu'elle serait étirée comme des spaghettis.

Curieusement, l'effet devrait être encore plus dramatique, plus le trou noir est petit. Sholtz explique que tout est une question de distances relatives - si vous mesurez deux mètres de haut et que vous tombez à travers un horizon d'événement situé à un mètre du centre d'un trou noir primordial, l'écart entre l'emplacement de votre tête et de vos pieds est plus grand, comparé à la taille du trou noir. Cela signifie que vous serez bien plus étiré que si vous tombiez dans un modèle stellaire d'un million de kilomètres de diamètre.

"Et donc, curieusement, ils sont plus intéressants", dit Scholtz. La spaghettification a déjà été observée via un télescope, lorsqu'une étoile s'est approchée trop près d'un trou noir stellaire à 215 millions d'années-lumière de la Terre et a été déchirée (aucun astronaute n'a été blessé). Mais s'il y a un trou noir primordial dans notre propre système solaire, cela donnerait aux astrophysiciens l'opportunité d'étudier ce comportement - et bien d'autres - de près.

Alors, que dit Batygin de la possibilité que la neuvième planète tant recherchée puisse en fait être un trou noir à la place ?

"C'est une idée créative, et nous ne pouvons pas restreindre sa composition, même le moins du monde", dit-il.

"Je pense que c'est peut-être juste mon propre parti pris, en tant que professeur de sciences planétaires, mais les planètes sont un peu plus courantes…".

Alors qu'Unwin et Scholtz recherchent un trou noir primitif à expérimenter, Batygin est tout aussi désireux d'une planète géante - citant le fait que le type le plus commun dans toute la galaxie est celui qui a à peu près la même masse que la planète neuf.

"Pendant ce temps, la plupart des exoplanètes qui gravitent autour d'étoiles semblables au Soleil, sont dans cette étrange gamme d'être plus grandes que la Terre et considérablement plus petites que Neptune et Uranus", dit-il.

Si les scientifiques trouvent la planète manquante, elle sera la plus proche possible d'une fenêtre sur celles qui se trouvent ailleurs dans la galaxie.

Seul le temps nous dira si la dernière quête sera plus réussie que celle de Lowell. Mais Batygin est convaincu que leurs missions sont totalement différentes.

"Toutes les propositions sont assez distinctes à la fois dans les données qu'elles semblent chercher à expliquer, ainsi que dans les mécanismes qu'elles utilisent pour l'expliquer", dit-il.

Quoi qu'il en soit, la recherche de la légendaire neuvième planète a déjà contribué à transformer notre compréhension du système solaire. Qui sait ce que nous trouverons d'autre.