Bien que Pluton ait perdu son statut de “Planète Neuf” lorsqu’elle a été rétrogradée au rang de planète naine, il existe de nombreuses preuves que notre système solaire possédait ou possède actuellement une grande planète bien au-delà de Pluton qui pourrait un jour revendiquer l’ancien manteau de Pluton et devenir la neuvième planète légitime. Les modèles orbitaux inhabituellement réguliers observés dans la ceinture de Kuiper laissent penser qu’un corps céleste plus massif que Pluton se cache au-delà de la lointaine bande de débris glacés aux confins du système solaire où vivent Pluton, Eris et d’autres planètes naines.
L’existence hypothétique d’une lointaine Planète Neuf ou “Planète X” reste controversée, mais les preuves continuent de s’accumuler en sa faveur. Ce ne serait certainement pas la première fois qu’une planète hypothétique serait découverte. Neptune a été la première planète découverte grâce à l’étude des orbites d’autres corps du système solaire ; curieusement, son emplacement a été découvert grâce à des prédictions dérivées de calculs à la plume sur les observations des télescopes.
Par inadvertance, un récent article d’astronomie paru dans Nature a trouvé une forte probabilité qu’une géante gazeuse, semblable à celles du système solaire externe, ait pu être rapidement éjectée de son orbite autour du soleil au début de l’évolution d’un système solaire. L’existence d’une Planète Neuf “perdue” au début de la formation du système solaire expliquerait en grande partie comment et pourquoi le système solaire ressemble à ce qu’il est aujourd’hui.
En modélisant la naissance et l’évolution de systèmes stellaires réalisables, l’équipe de scientifiques collaborant avec la Chine, la France et les Etats-Unis, a effectué environ 14 000 simulations du système solaire primitif pour comprendre comment il a pu prendre l’aspect qu’il a aujourd’hui, avec quatre planètes terrestres et une ceinture d’astéroïdes orbitant près du soleil, quatre planètes gazeuses orbitant plus loin, et un éparpillement de corps rocheux froids au-delà des géantes gazeuses.
“Ce qui est vraiment cool, c’est que les astronomes spécialistes des exoplanètes ont déjà confirmé qu’un pourcentage très élevé de systèmes de géantes gazeuses et de super-terres sont passés par des instabilités de systèmes planétaires, et nous pensons que le système solaire est similaire”, poursuit Jacobson.
De manière intrigante, les simulations suggèrent fortement qu’il y a eu une instabilité précoce dans les orbites des planètes géantes – Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, et peut-être la Planète Neuf. Ces corps auraient été beaucoup plus proches du proto-Soleil à un moment donné, avant que les gaz ne fusionnent pour former le soleil et qu’il ne déclenche de fortes réactions de fusion qui ont expulsé les gaz et la poussière vers l’extérieur, y compris vers lesdites planètes. Les scientifiques pensent que cela a déclenché un déplacement rapide et chaotique vers leurs orbites actuelles.
Les simulations suggèrent qu’au début, les géantes gazeuses avaient des orbites très circulaires et régulières à des intervalles réguliers du soleil ; après que l’étoile naissante ait commencé à les presser vers l’extérieur, elles ont connu une transition instable d’orbites compactes et régulières en ligne avec le plan du disque aux orbites actuelles.
Le professeur Seth Jacobson de l’université d’État du Michigan, qui a participé à l’étude, a qualifié ce phénomène de “source universelle d’instabilité planétaire dans la galaxie.”
“Nous pensons que tous les disques passent par ce que les astronomes appellent une phase de transition du disque, où le disque est photo-évaporé de l’intérieur vers l’extérieur”, a déclaré Jacobson à Salon, faisant référence au disque proto-planétaire de gaz et de poussière qui préfigure notre (et tous les) systèmes solaires. Nous pouvons voir des systèmes solaires naissants se former autour de la galaxie de la même manière, ce qui suggère qu’il y a un modèle similaire à la façon dont tous les systèmes solaires se forment.
“Ce qui est vraiment cool, c’est que les astronomes spécialistes des exoplanètes ont déjà confirmé qu’un pourcentage très élevé de systèmes géants gazeux et de systèmes super-terrestres sont passés par des instabilités de systèmes planétaires, et nous pensons que le système solaire est similaire”, poursuit Jacobson.
Au sein d’un nuage effondré de débris stellaires – une nébuleuse solaire gazeuse et probablement les restes d’une supernova morte – notre proto-soleil a commencé à chauffer. Chauffant et ionisant les éléments gazeux du disque, les émissions de photons énergétiques de notre jeune soleil ont fini par expulser le gaz du disque protoplanétaire par évaporation.
Le bord interne de ce disque gazeux devrait théoriquement “entraîner” les planètes avec lui lors de son expansion vers l’extérieur. La position initiale des géants gazeux dans le système solaire interne aurait été “un déclencheur d’instabilité très robuste”, a déclaré Jacobson. Cela aurait pu faire basculer un monde de type Planète 9 hors du système solaire – pour toujours.
En effet, dans 90 % des scénarios simulés, cette instabilité a été déclenchée. Les orbites planétaires sont stables depuis des milliards d’années dans notre système solaire. Cependant, le mystère de l’évolution précoce de notre système solaire n’est toujours pas élucidé. Localisation des astéroïdes troyens de Jupiter et de l’irrégulierLes satellites des planètes géantes indiquent un remaniement chaotique, tout comme la composition variée de la Terre et de sa lune, qui nécessiterait un grand nombre de mélanges de corps différents. (On pense généralement qu’un corps de la taille de Mars, appelé Théia, est entré en collision avec la Terre primitive, et que les matériaux rejetés ont formé la Lune).
Les experts réalisent maintenant que le moment de la migration des planètes géantes était un problème. Des preuves géologiques ont également radicalement modifié l’échelle de temps de ce modèle, connu sous le nom de modèle de “Nice” (comme à Nice, en France) : plus précisément, une série de trois articles publiés dans un seul numéro de Nature a proposé une solution, suggérant à l’origine que l’événement d’instabilité des planètes géantes s’est produit environ un demi-milliard d’années après la formation du système solaire, et aurait reposé sur une rencontre gravitationnelle entre deux planètes pour déclencher une chaîne de réactions déstabilisantes.
“L’instabilité se produirait toujours très tôt dans l’histoire du système solaire, quelques millions d’années après le début”, a ajouté Jacobson. “Le soleil serait encore dans son amas stellaire à ce moment-là. S’il y avait une géante de glace éjectée, alors cette géante de glace éjectée pourrait ne pas avoir été réellement éjectée. Elle pourrait avoir été prise sur cette orbite elliptique.”
Si l’éjection était trop tardive, elle deviendrait probablement une planète rebelle. Dans ce scénario de mouvement, commençant dans les 10 millions d’années de formation plutôt que 500 millions d’années dans la vie du système solaire, l’amas stellaire poupon dans lequel le système est né peut intercepter la planète fugitive. Le résultat est une orbite elliptique étendue.
“Pendant la durée de vie d’un disque protoplanétaire nébulaire, la quantité de gaz dans le disque diminue avec le temps”, a souligné Jacobson. “Ce n’est que lorsque la quantité de gaz dans le disque est déjà devenue assez faible que l’effet de photoévaporation peut avoir lieu. L’effet de photoévaporation évolue alors assez rapidement. La phase de transition du disque est en fait assez courte et elle nettoie le disque de l’intérieur.” L’effet est similaire à celui d’une flaque d’eau autour d’une cheminée, où l’eau la plus proche du feu s’évapore rapidement et celle plus éloignée prend un peu plus de temps.
Jacobson a déclaré que le déplacement des planètes était un résultat surprenant de la simulation. “Ce que nous n’avons pas complètement compris avant d’avoir commencé ces simulations, c’est qu’il y a encore assez de gaz dans le disque et que ce processus prend encore assez de temps pour affecter de manière significative les orbites des planètes au fur et à mesure que le processus se déroule”, a-t-il noté.
Pourquoi le système solaire ressemble à ce qu’il est :
