Astronomie : où en est la recherche de la Planète 9 ?

Ces dernières semaines, nous avons été attirés par les articles de plusieurs médias plus ou moins spécialisés qui laissaient penser que la Planète 9 avait enfin été trouvée, mais il faudra attendre un peu avant d'avoir notre nouvelle Pluton car ce n'est pas le cas.

Amateur d'astronomie, j'ai enquêté et vous propose de partir à la découverte de la Planète 9, parfois également appelée planète X. D'où sort cette théorie et est elle fondée, à quoi pourrait ressembler cette planète selon les hypothèses (sérieuses) et pourquoi les astronomes la cherchent depuis 2016 sans succès ? Plongeons dans l'univers de la déjà célèbre Planète 9.

Déroulé de l'article :

• d'où vient cette idée de neuvième planète ?

• à quoi pourrait ressembler la Planète 9 ?

• pourquoi nous ne l'avons pas encore trouvée

Planète 9 : aux origines d'une théorie un peu folle

La Planète 9 est une planète hypothétique du système solaire externe, dont l’existence a été proposée afin d'expliquer certaines anomalies orbitales observées sur plusieurs objets transneptuniens, c’est-à-dire des corps situés au-delà de l’orbite de Neptune.

En termes plus profanes, si ces objets ont des orbites anormales, ce serait parce qu'un gros objet influencerait leur trajectoire, sans doute une planète inconnue. L’histoire de la Planète 9 commence donc en 2016, avec la découverte d’objets comme Sedna et 2012 VP113 : des corps célestes dont les orbites sont très éloignées, elliptiques et regroupées de manière étrange.

Ces observations ont notamment été mises en avant par les astronomes Chad Trujillo et Scott Sheppard. En 2016, les astronomes Konstantin Batygin et Michael Brown du California Institute of Technology (Caltech) proposent l’existence d’une planète massive pour expliquer cette configuration orbitale inhabituelle. Leur première intention était pourtant de discréditer cette thèse, mais le faisceau d'indices les a fait changer d'avis.

Cette idée de planète encore à découvrir dans notre système solaire s’inscrit dans une longue tradition scientifique à la recherche d’une "Planet X", un nom générique donné depuis plus d’un siècle à une planète inconnue censée influencer les mouvements des planètes extérieures.

La recherche de Planète X a fait l’objet d’hypothèses, d’observations et d’expérimentations diverses. L’intérêt reprend au cours des années 2010 avec les nouvelles données sur ces objets transneptuniens éloignés, qui semblaient indiquer un effet gravitationnel perturbateur assez important pour être compatible avec une planète massive éloignée.

Ce qui est intéressant avec cette théorie d'une neuvième planète que nous n'aurions pas encore trouvé, c'est qu'elle repose sur des faits étayés : des simulations qui confirment que ces objets dont l'orbite autour du soleil est altérée par un objet inconnu. Mais à quoi pourrait ressembler la planète 9 ?

Planète 9 : les théories et hypothèses sur son apparence

Si les observations et les calculs semblent confirmer l'existence d'une neuvième planète, la nature physique de cette planète reste une énigme. Le modèle conventionnel suppose qu’il s’agit d’une planète rocheuse ou gazeuse, probablement de type "géante de glace" similaire à Uranus ou Neptune.

Cependant, certaines études récentes avancent des hypothèses alternatives : la Planète 9 pourrait être un objet sombre difficile à détecter par observation optique, voire même un objet exotique comme un trou noir primordial ou un objet fait de matière noire concentrée.​

Une hypothèse intéressante, explorée dans des recherches en 2023, avance que la Planète 9 pourrait avoir capturé des satellites parmi les nombreux objets transneptuniens qui l’entourent, ce qui pourrait faciliter sa détection indirecte.

Les caractéristiques principales de la Planète 9 :

• Une masse estimée entre 5 et 10 fois celle de la Terre
• Une orbite très excentrique (autour de 0,2 à 0,65 selon les modèles)
• Un demi-grand axe compris entre 300 et 800 UA (unités astronomiques)
• Une période orbitale très longue, d'un ordre de grandeur de 3.500 à 10.000 ans

Certains médias utilisent la Planète 9 à chaque fois qu'un nouvel objet transneptunien est découvert, voir même plusieurs années après parfois. Ce qui bien entendu poursuit l'objectif de vous faire cliquer plus qu'autre chose, car ils ne correspondent pas à ce que nous recherchons.

Ils ont par exemple avancé que Sedna pourrait être la Planète 9, découverte en 2003 elle est comme Pluton candidate au statut de planète naine (elle est 3.5 fois plus petite que la lune), donc ne correspond pas aux caractéristiques que nous venons de lister.

De plus, son orbite si elle est actuellement dans la zone de recherche du télescope Subaru qui la recherche activement, est inverse à celle de la supposée Planète 9. Selon les simulations elle est actuellement au plus loin du soleil (aphélie), Sedna elle au contraire est à son point le plus proche (périphélie).

Sedna est d'ailleurs un de ces objets dont l'orbite anormale a initialement permis de fonder la théorie d'une neuvième planète. Alors prenons le temps d'explorer les différentes hypothèses avancées pour définir l'apprence de cette Planète 9, qui pourraient expliquer pourquoi elle reste introuvable.

La théorie dominante issue des travaux de Konstantin Batygin et Michael Brown en 2016, laisse penser que la Planète 9 serait une planète « normale » à l’échelle astronomique, de masse estimée entre 5 et 10 fois celle de la Terre avec une orbite très excentrique et inclinée.​

Les arguments en faveur sont principalement dus à la répartition particulière des orbites de plusieurs objets transneptuniens dits « extrêmes », dont Sedna. Une planète massive dans une orbite lointaine, par ses effets gravitationnels sur des millions d’années, pourrait maintenir cette configuration en forçant ces corps à s’aligner.

De nombreuses simulations numériques montrent que cette planète fictive pourrait expliquer la présence d’objets aux orbites très inclinées et même rétrogrades (qui tournent « à l’envers » du reste des planètes).​ Cette hypothèse est largement acceptée dans la communauté des astronomes car elle repose sur des données d’observation solides et sur des calculs dynamiques cohérents.

Une hypothèse plus exotique et spéculative est que la Planète 9 ne serait pas une planète, mais un trou noir primordial : un mini trou noir formé peu après le Big Bang. Cette idée a été explorée à partir de 2019 par diverses équipes cherchant à expliquer pourquoi malgré les effets gravitationnels cohérents avec une planète massive, aucun photon (lumière) n’a été détecté en provenance d’un corps planétaire distant.​

Le trou noir primordial aurait une masse comparable à celle d’une super-Terre, mais serait extrêmement compact et indétectable par les moyens classiques d’observation optique ou infrarouge. De plus, sa présence pourrait aussi expliquer certains phénomènes de microlentilles gravitationnelles observées sporadiquement. C’est une hypothèse audacieuse, car très peu de preuves directes existent mais ouvre des pistes intéressantes en physique des particules.​

Une autre hypothèse intrigante avancée ces dernières années avance que la Planète 9 pourrait être constituée de matière miroir. Cette matière miroir est une forme hypothétique de matière parallèle à la matière ordinaire, qui interagit très faiblement avec elle, rendant la planète pratiquement invisible sauf par ses effets gravitationnels.​

Cette idée est portée par quelques physiciens théoriciens cherchant à expliquer certaines énigmes cosmologiques de la physique des particules, notamment l’asymétrie matière-antimatière et la nature de la matière noire. La théorie de la planète miroir pourrait combler certaines lacunes dans la compréhension du système solaire lointain, tout en restant compatible avec les limites actuelles d’observation.​

Une autre hypothèse datant de 2023 suggère que la Planète 9 si elle n'est pas visible, pourrait posséder un système de satellites permettant de faciliter sa détection indirecte. Elle a l'avantage d'être complémentaire et compatible avec les précédentes.

Ces satellites, en raison des forces de marée exercées par la planète, pourraient générer un rayonnement thermique détectable, notamment en radio ou en infrarouge. Cette théorie ne permet de savoir à quoi ressemble la neuvième planète, mais a le mérite d’expliquer l’absence de détection directe du corps principal, si celui-ci est très froid et sombre pour faciliter sa recherche.

À la recherche de la Planète 9, pourquoi on ne la trouve pas ?

Jusqu’à présent, la Planète 9 n’a jamais été observée directement. Les télescopes les plus puissants ont fouillé le ciel pour identifier une source lumineuse cohérente avec les caractéristiques attendues, sans succès jusqu'à aujourd'hui. Cela peut paraître étonnant, mais il faut bien se rendre compte de la difficulté que ça représente.

Je regardai un reportage sur le sujet récemment et justement, il faisait une mise à l'échelle qui permet de mieux comprendre pour quelle raison la recherche de cette planète hypothétique est si difficile. Si le soleil est représenté par un ballon de basket, la planète 9 aurait la taille d'une bille et se trouverait à 30 kilomètres de l'astre.

Alors voir une bille à 30 kilomètres de distance dans un environnement complexe, car en plus le fond galactique de cette partie du ciel est très chargé avec la voie lactée juste derrière, voilà le défi auquel sont confrontés les astronomes. L'expression « chercher une aiguille dans une botte de foin » est assez bien adaptée à la situation qui ne facilite pas la recherche de cette neuvième planète (si elle existe).

Mais les simulations numériques continuent d’affiner les zones du ciel et les paramètres orbitaux où la planète pourrait se situer. Les chercheurs utilisent les positions et trajectoires connues des objets transneptuniens pour ajuster les modèles gravitationnels et exclure certaines zones non compatibles. La recherche est donc active, rigoureuse et guidée par la confrontation des simulations et des observations.​

De nouveaux télescopes plus performants, notamment celui de l'observatoire Vera-C Rubin au Chili qui vient d'être mis en service avec son miroir de 8.4 mètres de diamètre, pourrait permettre de trouver cette planète. Sinon, peut-être que le futur plus grand télescope du monde (et européen), le ELT lui aussi basé au Chili, pourrait s'en charger avec son miroir de 39 mètres !

Bien que plus hypothétiques, d'autres théories comme celle du trou noir primordial méritent d'être explorées. Des propositions de missions spatiales pour détecter l’influence gravitationnelle d’un tel objet sont en discussion, avec des technologies en devenir afin de permettre une détection plus précise, mais ces projets restent à l’état de concept pour l’instant.​

Une piste de recherche émergente consiste à chercher des signatures indirectes, comme le rayonnement thermique provenant de satellites capturés autour de la Planète 9 (dans l’éventualité où celle-ci serait un objet sombre ou froid), ou encore des événements de microlentille gravitationnelle qui pourraient être liés à un corps massif caché.​

En résumé, l’existence de la Planète 9 reste une hypothèse très plausible mais restera à cette étape tant qu'elle n'aura pas pu être confirmée par une observation directe. La communauté scientifique poursuit ses recherches pour la localiser, apportant ainsi des perspectives prometteuses liées à l’amélioration des instruments d’observation et de nouvelles méthodes indirectes de détection.

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