Fascinant ! Une géante de glace serait bien cachée dans le Système solaire selon des simulations !

Si tout va bien, l’observatoire américain Vera Rubin (anciennement LSSTLSST pour « Large synoptic survey telescope ») situé dans le nord du Chili devrait bientôt recevoir cette année sa « première lumière » comme le disent les astronomesastronomes dans leur jargon. Il permettra de surveiller en permanence de larges portions de la Voûte céleste chaque jour de sorte qu’il devrait être un redoutable chasseur d’astéroïdes, de comètes et de planètes mineures en dévoilant leurs mouvements lents jours après jours sur cette voûte. 

Mais pas seulement un chasseur des planètes naines dans le Système solaireSystème solaire…si l’on en croit un article publié dans Nature Astronomy par André Izidoro, Sean Raymond, Nathan Kaib, Alessandro Morbidelli, Andrea Isella et que Sean Raymond commente sur son blogblog planetplanet.net.

En effet, on y apprend qu’avec le Vera Rubin, il existerait environ 60 % de chance que dans quelques années seulement deux chercheurs californiens soient reconnus comme les successeurs de l’astronome français Urbain Le VerrierUrbain Le Verrier avec sa découverte de Neptune.

Malgré un article récemment publié jetant le doute, le Vera Rubin pourrait confirmer l’existence d’une autre géante de glace dans le Système solaire, la légendaire planète 9. Il apparait en effet suite à des simulations numériquessimulations numériques qu’il y aurait environ 40 % de chance que la naissance du Système solaire se soit accompagnée de la formation d’au moins une planète sur une orbiteorbite plutôt excentrique et de grande taille, cousine d’Uranus et Neptune, les géantes de glaces.

Dans le cas présent la planète 9 dont l’existence et suggérée par Sean Raymond et ses collègues contiendrait de 4 à 5 massesmasses terrestres. Son orbite serait dans un plan peu incliné par rapport aux plans orbitaux des autres planètes du Système solaire qui sont eux-mêmes très proches du plan orbital de l’écliptiqueécliptique associé à la Terre. 

La taille de l’orbite de la planète 9 serait, elle, d’environ 300 unités astronomiquesunités astronomiques. Cela signifie qu’il lui faudrait environ 5 000 ans pour effectuer très lentement une révolution complète autour du SoleilSoleil et qu’elle serait très peu lumineuse.

Sean Raymond, astrophysicien au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, nous parle de la formation du Système solaire selon le scénario standard par accrétion de planétésimaux donnant des embryons planétaires. © Ideas in Science

Un Système solaire en formation perturbé par un amas stellaire

Ce nouveau résultat fait intervenir un nouvel élément que les chercheurs n’avaient pas pris en compte pour modéliser des instabilités gravitationnelles et des migrations planétaires au début de l’histoire du Système solaire. Ce nouvel élément c’est le fait qu’il y a plus de 4,5 milliards d’années, le Soleil est certainement né dans un amas ouvert d’étoiles (contenant l’étoileétoile appelée Coatlicue) qui s’est largement dissipé aujourd’hui.

Mais pendant quelques temps, les distances entre les étoiles dans cet amas étaient plus faibles qu’entre les étoiles de la Voie lactéeVoie lactée en moyenne aujourd’hui, de sorte que les effets des champs de gravitationsgravitations des jeunes étoiles les unes sur les autres et donc sur leurs disques planétaires n’étaient pas négligeables.

Les simulations numériques tenant compte de cet environnement laissent maintenant penser que la naissance de corps célestes comme la planète 9 ne devrait pas être si rare, au point que les calculs impliquent qu’environ une étoile sur 1 000, ou plus devrait avoir une exoplanèteexoplanète à orbite très large.

De fait, et toujours sur son blog, Sean Raymond explique qu’au cours des précédentes décennies d’exploration du monde des exoplanètes, une vingtaine ont été détectées sur de larges orbites autour de leurs étoiles hôtes, citant particulièrement HD 106906 b et BD+60 1417.

Mais avant d’aller plus loin, et si nécessaire après avoir revu les explications du chercheurs sur la naissance du Système solaire dans la vidéo ci-dessus, reprenons une partie des explications déjà données par Futura dans de précédents articles au sujet de le planète 9 qui revient donc aujourd’hui sur le devant de l’actualité astronomique.

Dans cette vidéo, Batygin et Brown présentaient il y a quelques années leurs travaux sur la possible existence d’une neuvième planète. Notez l’étrange regroupement des orbites des corps de la ceinture de Kuiper les plus lointains connus. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n’est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l’expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © Caltech

Une troisième géante de glace dans le Système solaire ?

En janvier 2016, deux astronomes du célèbre Caltech, Mike Brown et Konstantin Batygin, ont fait « exploser » dans un article de The Astronomical Journal . Les deux chercheurs faisaient savoir qu’en analysant les caractéristiques des orbites d’objets transneptuniens, ils en avaient déduit la présence d’une planète géanteplanète géante comparable en masse et en taille à NeptuneNeptune, à plus de 30 milliards de kilomètres du Soleil. Il pourrait s’agir d’une exoplanète capturée par le Soleil ou d’un corps qui se serait formé, comme les autres, à l’aubeaube de l’histoire du Système solaire et aurait ensuite migré. C’est le champ de gravitégravité de cette géante qui aurait perturbé les orbites des petits corps célestes.

Jusqu’à présent, il a été impossible de découvrir cette neuvième planète dans le Système solaire et ce n’est guère étonnant car elle serait si loin du Soleil qu’en raison d’une des lois de Keplerlois de Kepler, son mouvement est nécessairement très lent et si on ajoute une luminositéluminosité très faible, cela en fait un astreastre très difficile à identifier sur la voûte céleste. Cela autorise donc toutes sortes d’hypothèses, comme celle de l’inexistence de cette nouvelle planète. Mais il faut alors rendre compte des perturbations gravitationnelles qui semblent bien réelles et avoir conduit aux orbites exotiquesexotiques des objets transneptuniens.

Une voie de progrès dans l’élucidation de cette énigme et de chercher s’il est vraiment possible d’avoir une Planète 9 avec des caractéristiques voisines de celles attendues. Comme le rappelait sur son blog Sean Raymond, trois scénarios avaient déjà été envisagés mais sans qu’aucun ne soit vraiment satisfaisant.

La planète 9 ne pourrait pas se former directement in situ dans le disque protoplanétairedisque protoplanétaire du Système solaire car il existe des indications qu’il était trop petit et trop peu massif pour cela. Des interactions gravitationnelles avec un anneau de poussière et de gazgaz n’auraient pas pu produire une migration planétaire adéquate vers l’extérieur du disque alors qu’elle serait née proche du Système solaire interne.

Il n’y aurait jamais eu non plus assez de chance pour que le Soleil ait en fait capturé une exoplanète nomade comme on sait cependant qu’il en existe dans la Voie lactée.

Le scénario qui est aujourd’hui soutenu pas des simulations numérique est alors le suivant.

Un scénario prometteur pour la planète 9

Tout commence selon la théorie cosmogonique la plus souvent avancée depuis quelques temps pour le Système solaire et plus précisément par la formation d’embryonsembryons de planètes glacés un peu au-delà de l’orbite de SaturneSaturne et qui vont servir de cœurs aux géantes glacées en contenant chacun quelques masses solaires.

Comme l’a expliqué Sean Raymond dans la première vidéo ci-dessus, nous avons de bonnes raisons de penser que l’histoire primitive du Système solaire a été marquée par des migrations planétaires. Il s’en serait en l’occurrence produite une pour les cœurs glacés précédents qui auraient donc migré vers JupiterJupiter et Saturne.

Sauf que pour une partie d’entre eux, la gravitation  des géantes gazeusesgéantes gazeuses au cours de différents passages rapprochés les aurait conduits sur des orbites elliptiques de plus en plus allongées, alors que les autres entraient en collision pour donner UranusUranus et Neptune.

En théorie, 4 ou 5 cœurs glacés auraient du finir ainsi par être éjectés du Système solaire mais c’est là que l’existence d’un amas ouvert d’étoilesamas ouvert d’étoiles, lieu de naissance pour le Soleil, entre en jeu. Le passage rapproché d’une étoile de cet amas (qui a duré 10 à 100 millions d’années avant de se dissiper) aurait conduit finalement l’un de ces cœurs sur une orbite bien plus stable, précisément celle que l’on attribut à la planète 9 !

Terminons en citant précisément les conclusions de Sean Raymond sur son blog « Nous avons établi une probabilité de 5 à 10 % qu’une planète dispersée donnée soit piégée sur une orbite large proche de celle de la Planète 9. (Le chiffre exact dépend du nombre d’étoiles composant l’amas solaire, de sa densité et de sa duréedurée de vie.) Nous pensons que 3 à 5 noyaux de glace ont été éjectés lors de la formation des géantes de glace, et un ou deux autres lors de l’instabilité des planètes géantes. Cela représente environ 40 % de chances de piéger une planète sur une orbite similaire à celle de la Planète 9 ! C’est ainsi que la Planète 9 est arrivée là où elle est aujourd’hui – si elle existe vraiment, bien sûr ».

Le Système solaire est un laboratoire pour étudier la formation des planètes géantes et l’origine de la Vie que l’on peut utiliser conjointement avec le reste de l’Univers, observable dans le même but. Mojo : Modeling the Origin of JOvian planets, c’est-à-dire modélisation de l’origine des planètes joviennes, est un projet de recherche qui a donné lieu à une série de vidéos présentant la théorie de l’origine du Système solaire et en particulier des géantes gazeuses par deux spécialistes réputés, Alessandro Morbidelli et Sean Raymond. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Laurence Honnorat, Société Française d’Exobiologie.