L'amas des Pléiades est un groupe de milliers de jeunes étoiles chaudes nées en même temps ou presque dans un nuage moléculaire. Il s'agit d'un amas ouvert d'étoiles qui se seront dispersées dans quelques centaines de millions d'années. Le Soleil est née dans un amas similaire de sorte qu'il a alors dû passer relativement près de plusieurs de ses jeunes sœurs. © Nasa

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La neuvième planète du Système solaire serait... une exoplanète

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L'hypothèse est fascinante mais tout à fait crédible car soutenue par des simulations numériques : si la neuvième planète du Système solaire existe, elle pourrait bien avoir été volée à une sœur du Soleil il y a environ 4,5 milliards d'années, alors que les deux étoiles étaient encore proches dans leur pouponnière.

La découverte de nombreuses exoplanètes depuis 20 ans a montré que les migrations sont fréquentes dans les jeunes systèmes planétaires. Ces voyages expliquent l'existence des Jupiters chaudes, ces exoplanètes gazeuses géantes qui orbitent plus près de leurs étoiles que ne le font Mercure et Vénus. Comme nous l'ont appris les simulations, le gaz persistant quelques millions d'années dans un jeune disque protoplanétaire peut expliquer ces mouvements migratoires par la force de frottement qu'il fait subir aux corps célestes. Perdant de l'énergie, les planètes se rapprochent de leur étoile. Ces mêmes simulations ont montré une autre cause possible pour le voyage inverse : les perturbations gravitationnelles peuvent conduire des planètes à migrer vers l'extérieur pendant la jeunesse d'un système planétaire. Ces forces peuvent même les expulser, ou, au moins, les lancer sur des orbites excentriques et lointaines.

Ces deux phénomènes avaient été proposés par Konstantin Batygin et Michael Brown, quand ces deux astronomes ont montré il y a quelques mois des indices de la présence dans le Système solaire d'une neuvième planète, peut-être aussi massive que Neptune, au-delà de l'orbite de Pluton. Des perturbations auraient conduit une superTerre ou un noyau de géante gazeuse à s'éloigner du Soleil et elle se serait même affranchie de son influence s'il n'y avait eu alors suffisamment de gaz pour freiner son mouvement.

Une vue d'artiste de la neuvième planète qui existe peut-être à plus de 200 fois la distance de la Terre au Soleil, loin au-delà de l'orbite de Pluton. Sa masse est estimée à environ 10 fois celle de la Terre. Elle devrait, logiquement, être enveloppée par une épaisse atmosphère d'hydrogène et d'hélium qui la ferait ressembler à Neptune. © Caltech, R. Hurt (IPAC)

Le Soleil était proche de ses étoiles sœurs à leur naissance

Récemment, par un message sur Twitter, Mike Brown a annoncé la découverte d'un nouvel objet de Kuiper dont les paramètres orbitaux sont en accord avec l'effet gravitationnel de cette neuvième planète. Aujourd'hui, des collègues de Brown et Batygin mettent en ligne sur arXiv une hypothèse fascinante, qui rappelle celle proposée pour la majorité des comètes longues périodes. La neuvième planète, que certains appellent aussi la planète X (X comme l'inconnue en algèbre), ne serait pas née dans le Système solaire mais aurait été arrachée à un autre système planétaire. En clair, le Soleil aurait capturé une exoplanète et pas seulement des comètes extrasolaires.

La proposition semble de prime abord farfelue puisqu'il n'y a pas de collisions d'étoiles dans la Voie lactée. Passe encore qu'elles puissent se voler des comètes dans leurs nuages d'Oort, qui sont tout de même de grandes tailles, mais des planètes ? C'est oublier comment naissent les étoiles.

Elles se forment dans des nuages moléculaires, de sorte que des centaines d'étoiles, voire des milliers, s'allument presque en même temps en formant des amas ouverts. En leur sein, les distances entre étoiles sont faibles. Les astres s'éloigneront un plus tard, car l'amas ouvert de disperse.

Selon les simulations conduites par Alexander Mustill et Melvyn B. Davies de l'observatoire de Lund en compagnie de leur collègue Sean Raymond, de l'observatoire de Bordeaux, le jeune Soleil avait des chances non négligeables de capturer un corps de la taille de la neuvième planète si celle-ci avait déjà migré sur une orbite un peu excentrique autour de son étoile, laquelle est donc une des sœurs de notre soleil.

Sur son blog, Sean Raymond donne plusieurs des raisons qui rendent crédible cette affirmation.

Les chances que la planète X soit une exoplanète pourraient être de 2 %

Le chercheur commence par exposer les conditions à remplir pour le scénario de la capture. L'étoile qui aurait frôlé le Système solaire serait passée à environ 200 unités astronomiques (UA) du Soleil. Autour d'elle tournait une exoplanète de type Neptune sur une orbite d'un rayon supérieur à 100 UA (Neptune est à environ 30 UA du Soleil). La neuvième planète s'est mise dès sa capture sur l'orbite qu'on lui suppose actuellement.

Les observations des amas ouverts montrent que la première condition est facilement satisfaite. Il en est de même pour la seconde. Ou, plus exactement, nous savons que les exoNeptunes sont fréquentes au moins sur des orbites similaires à celles de Jupiter et Saturne et qu'au moins la moitié des étoiles en possèdent. Les jeunes systèmes planétaires avec des géantes sont également instables dans plus de 75 % des cas, de sorte que de grosses planètes sont injectées sur des orbites très elliptiques et certaines sont même éjectées, ce qui rend plausible une capture par le Soleil.

Les simulations révèlent que lors d'une rencontre entre le Soleil et une de ses sœurs, la probabilité d'une capture d'une exoNeptune est plutôt élevée, entre 5 et 50 % des cas. Mais une capture conduisant une orbite semblable à celle de la neuvième planète ne serait possible que dans moins de 10 % des cas.

En considérant tous les facteurs, existence d'exoNeptunes, fréquence des passages à bonne distance entre les étoiles, etc., il apparaît qu'il y a jusqu'à 2 % de chance que la neuvième planète soit une exoplanète. Rappelons tout de même que nous ne savons toujours pas si cette planète X existe vraiment...