EXPLORATION SPATIALE - LE BLOG DE PIERRE BRISSON

La Planète-9 continue à faire parler d’elle et sa trace semble se préciser

Le Système solaire est aujourd’hui un ensemble en équilibre et on connaît assez bien les éléments essentiels qui le constituent, sauf un, la masse qui évolue dans le lointain monde transneptunien et que l’on nomme « Planète-9 ». Après des années d’effort, il semble que l’on approche de son identification. Il serait temps de vraiment « savoir où l’on habite » même si l’influence de cette planète lointaine importante sur notre système solaire jusqu’à Neptune*, est totalement imperceptible depuis la Terre. L’homme a en effet besoin de savoir parce qu’il a simplement envie de comprendre.

*dans l’histoire de notre Système, elle a eu un effet indirect, de proche en proche, jusqu’à Pluton et donc sans doute Neptune (puisque Pluton perturbe l’orbite de Neptune).

Le problème d’identification de cette Planète-9 est le plus difficile que l’on ait eu à résoudre dans notre système solaire, beaucoup plus que celle de Neptune (8^ème et dernière planète à ce jour en termes de distance au Soleil) par Urbain Le Verrier en 1846 ou de Pluton (ex 9^ème planète devenue l’une des « planètes-naines » du Système) par Clyde Tombaugh en 1930. Les volumes à explorer étaient moins vastes, les vitesses des astres plus grandes (donc les déplacements plus facilement perceptibles), les orbites moins longues (avec une récurrence des passages qui permettait mieux de corriger ses erreurs), en bref, les inconnues étaient moins nombreuses. Heureusement nous disposons aujourd’hui de technologies beaucoup plus puissantes.

La raison pour laquelle on cherche cette Planète-9, c’est qu’« on » (Michael Brown, astronome américain du CalTech) a découvert un déséquilibre dans les orbites des planètes-naines transneptuniennes (comme notamment Sedna). Il y a comme un bouquet de ces astres dont les orbites sont totalement décentrées d’un même côté du Soleil, avec des périhélies proches de Neptune (la planète aujourd’hui identifiée la plus éloignée du Soleil), des aphélies lointains (notamment Sedna) et une inclinaison très forte sur le plan de l’écliptique. Cela conduit à penser qu’une masse se trouve « de l’autre côté » (études de Michael Brown, et Konstantin Batygin, Caltech également, en 2016, puis 2021). NB : la probabilité que le regroupement observé des planètes-naines soit aléatoire n’est que de 0,2 %.

Mais pour mieux comprendre l’importance de l’enjeu, il faut savoir de quoi on parle. Avec la Planète-9, il ne s’agit pas de trouver une autre planète-naine, comme on en connaît plusieurs, au-delà de Neptune, mais d’une planète aussi importante que Neptune. Pour mémoire, les plus grosses planètes-naines transneptuniennes, qui font partie des Kuiper Belt Objects (KBO) puisqu’elles ont au moins « un pied dedans », sont les suivantes : Pluton, périhélie 29.6 Unités Astronomique (« UA »), aphélie 49.3 UA, diamètre 2.372 km / Eris, périhélie 38.3 UA, aphélie 97.5 UA, diamètre 2.336 km / Makemake, périhélie 38 UA, aphélie 52,8 UA, diamètre 1.430 km / Gonggong, périhélie 33, aphélie 101, diamètre 1.230 km / Hauméa, périhélie 34.6, aphélie 51.6, forme ovale, dimensions 2 100 × 1 700 × 1 100 km /Sedna, périhélie 76 UA, Aphélie 955 UA, diamètre 995 km. Pour références, le diamètre de la Lune est de 3.474 km, celui de la Terre de 12.756 km, celui de Neptune de 49.244 km. On voit donc que la Planète-9 est beaucoup plus grosse que les planètes-naines KBO, qu’avec Sedna son aphélie est beaucoup plus éloigné du Soleil et qu’à la différence de toutes les autres, son périhélie est également très éloigné du Soleil.

Après calculs et déductions, on peut caractériser la Planète-9 comme très semblable à Neptune par la masse et le diamètre donc la nature. C’est très probablement une géante gazeuse, comme les planètes du système solaire externe (Jupiter Saturne, Uranus et Neptune) et non une superterre (plus dense, avec une surface rocheuse). Vu la configuration des autres astres dont elle est la contrepartie, son ellipse doit avoir un demi grand-axe de 700 Unités Astronomiques, « UA » (pour référence, Neptune évolue à 30 UA du Soleil). Plus précisément, son périhélie devrait se situer à 280 UA et son aphélie à 1120 UA. On est donc à tout point de son évolution sur orbite, au-delà de la Ceinture de Kuiper (30 à 55 UA), dans le Nuage de Oort interne (« Nuage de Hills »). Ceci fait que, malgré sa taille, la Planète-9 est très difficile à repérer car, loin du Soleil, (1) elle reflète très mal sa lumière (seulement en infrarouge) et (2) elle se déplace très lentement sur son orbite : 3 minutes d’arc (’) par an en moyenne (pour référence, le diamètre de la Lune vue de la Terre est d’environ 30 minutes d’arc, soit 1/2 degré).

Des chercheurs taïwanais, Terry Long Phan et al., ont lancé une étude intelligente et astucieuse sur le sujet (publiée le 24 avril 2025, voir ci-dessous). Il s’agit d’utiliser des tables de recherches en ondes infrarouges (compte tenu du seul flux d’ondes exploitables provenant de cet astre froid) espacées dans le temps afin de trouver une source qui se serait déplacée de la longueur d’arc correspondant à la distance que la planète devrait parcourir à la distance où elle doit se trouver actuellement du Soleil (entre 500 et 700 UA). Pour constater le déplacement, les chercheurs disposaient dans la première phase de cette étude, (1) de deux documents d’observations, les catalogues de l’IRAS – Infrared Astronomical Satellite (IRAS-FSC), datant de 1983 et des catalogues du satellite infrarouge AKARY, datant de 2006. Le catalogue AKARI-MUSL inclut les sources détectées de manière répétée à l’échelle horaire ce qui permet de vérifier que l’objet se déplace lentement, comme une planète située à cette distance doit le faire ; (2) de l’évaluation de la vitesse sur orbite de la Planète-9 (fonction de sa distance au Soleil) mentionnée ci-dessus. Il s’agissait donc de déceler la présence de la source à une date ‘x’ (en l’occurrence 1983, date de l’observation effectuée par l’IRAS) alors qu’elle n’était évidemment pas (encore) présente à la date ‘y’, puis sa présence à la date ‘y’, après s’être assuré que le signal reçu depuis ‘x’ avait bien disparu, les deux signaux, ‘x’ et ‘y’, étant séparés du temps nécessaire à la planète pour aller de l’un à l’autre. Il fallait en même temps rechercher le signal à la même date annuelle pour éviter les effets de parallaxe (non négligeables à cette distance relativement ‘courte’ de la Terre) tout en s’assurant que le message en ‘x’ et ‘y’ ne parvenait pas d’un objet furtif rapide.

Les chercheurs ont trouvé, à la limite de la détectabilité, une possibilité de signal (un « candidat » comme ils disent) correspondant à ce qu’ils recherchaient. Malheureusement les détections avec les données AKARI et IRAS ne suffisent pas à déduire précisément l’orbite complète de ce candidat. Il faudrait plus de deux points*. Y parvenir requière des observations complémentaires menées « aujourd’hui ». Elles pourraient l’être par les nouveaux télescopes spatiaux ou terrestre, notamment par le télescope Victor Blanco (Cerro Tololo, Chili) équipé de son imageur DECam (Dark Energy Camera) avec un large champ de vision (3 deg²) et une vitesse de résolution de l’image très rapide.

* Brown, Holman et Batygin (2024) ont souligné que 9 détections sont nécessaires pour évaluer précisément une orbite képlérienne mais, déjà, en réaliser une 3^ème serait encourageant.

Cette Planète-9 est donc de plus en plus probable. Elle sera un nouveau repère dans le ciel. Mais aller sur place, même robotiquement, sera extrêmement difficile. Rappelons-nous que Voyager-1 parti de la Terre en 1977 (il y a 48 ans), n’a parcouru que 166 UA et c’est l’un des objets les plus rapides lancés par l’homme dans l’Espace. Enfin ne comptons pas y envoyer de mission habitée car on ne va pas enfermer des hommes plusieurs dizaines d’années dans un vaisseau spatial (tout en étant soumis aux radiations galactiques) pour arriver près d’un astre inhabitable.  Il n’est certes pas exclu que cet astre soit accompagné de lunes qui, elles, bénéficieraient d’un sol ferme et d’une gravité acceptable mais, en raison de leur distance au Soleil, elles évolueraient dans une température extrêmement basse et une luminosité extrêmement faible. Ce qu’on peut seulement dire, c’est que si on la détecte la Planète-9 depuis la Terre ou son environnement proche, et qu’on l’étudie ensuite de plus en plus précisément avec divers télescopes, on aura surtout la satisfaction d’avoir résolu un problème, celui de son existence.

On peut aussi réfléchir à un autre problème : celui de la présence de cet astre là où il est, dans le « lointain » de notre Système. En dehors de connaître ses caractéristiques physico-chimiques, il sera intéressant de l’étudier aussi pour savoir s’il s’agit de la 5^ème géante gazeuse qui se trouvait à l’origine entre Saturne et Neptune, ou d’une planète d’un système stellaire voisin capturée à l’occasion d’une rencontre de notre Système avec ce système étranger (les deux sont possibles). Pourquoi nous restreindre à cette alternative ? Parce qu’à cette distance, compte tenu de la faible densité de la matière et de la faible vitesse des corps qui orbitent autour du Soleil, la probabilité d’un astre aussi massif, résultant simplement de multiples collisions d’astéroïdes locaux, est tout à fait improbable. Pluton, Sedna et les autres astres de cette famille peuvent se comprendre comme des formations résultant des perturbations créées dans un domaine encore dense (moins éloigné du Soleil) par l’intrusion de Neptune dans ce domaine (suite au rebroussement du couple Jupiter-Saturne) et peut-être par la confrontation avec la présence gravitationnelle de la Planète-9, mais la Planète-9 elle-même ne peut pas en résulter. Elle évolue beaucoup trop loin dans un domaine où la matière est relativement peu abondante et où les astéroïdes évoluent très lentement. Notre système solaire comme les autres systèmes a ses particularités qui résultent de son histoire. Cette structure particulière est aussi un élément de sa « carte d’identité » (pour ne pas dire de sa « personnalité »).

Pour terminer je voudrais rendre hommage aux astronomes qui travaillent sur le sujet et d’abord à Michael Brown qui le premier a pensé à la Planète-9. Quelqu’un doit avoir en effet une intuition, certes fondée sur le réel mais qui ne pourrait sans doute pas émerger dans « l’esprit » d’une intelligence artificielle, pour se mettre sur la piste d’un objet qui n’existe pas. Pour Mike Brown, le déclic a été la détection d’Eris, trouvée par lui-même en 2005, après Quaoar, Sedna, Orcus, Haumea, et avant Makemake et Gonggong avec Chadwick Trujillo et David Rabinowitz. Et depuis, il cherche cette planète devenue quasi mythique, rejoint par Konstantin Batygin, puis d’autres, comme Terry Long Phan. Ces astronomes sont les explorateurs d’aujourd’hui. Outre l’intuition qui ne peut venir qu’à des personnes qui ont la formation pour la recevoir, il y a le travail, énorme, qui consiste à « rechercher une aiguille dans une botte de foin », et la persévérance car, dans ce cadre, le découragement ne serait pas une faiblesse. Plus profondément, peut-être cette persévérance est-elle alimentée par l’espoir, lui-même suscité par le rêve.

Illustration de titre : carte du ciel établie avec le concours de claude.ai. L’échelle des orbites et celle de la localisation des périhélies sont différentes pour mettre mieux en évidence le regroupement des périhélies de toutes les planètes naines, à l’opposé du périhélie de la planète-9 et le développement de l’ellipse de l’orbite de la planète-9 à l’opposé des ellipses des autres orbites.

Liens et références :

Etude de Terry Long Phan et al. « A search for Planet Nine with IRAS and AKARI Data”, Cambridge University Press : https://arxiv.org/abs/2504.17288

https://www.space.com/astronomy/solar-system/evidence-of-controversial-planet-9-uncovered-in-sky-surveys-taken-23-years-apart

DECam est à Cerro Tololo : https://noirlab.edu/public/programs/ctio/

Michael Brown : https://fr.wikipedia.org/wiki/Michael_E._Brown et https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_E._Brown

Autre représentation des planètes naines transneptuniennes et de la planète 9:

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