Une mystérieuse planète se cache-t-elle dans notre système solaire ? Deux astéroïdes viennent de relancer l'hypothèse, à laquelle nul ne croyait plus vraiment. Et pourtant...

CONTEXTE : Notre système solaire compte 8 planètes : 4 telluriques (Mercure, Vénus, Mars et la Terre) et 4 gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune). Toutes gravitent à moins de 5 milliards de km du Soleil. Mais beaucoup plus loin, à 200 ou 300 milliards de km, pourrait se cacher une neuvième planète...

Planète X ? Voila qui sent la science-fiction bon marché. Soit une planète inconnue qui se situerait quelque part dans notre système solaire, mais que nul n'aurait jamais vue, malgré les progrès accomplis dans l'observation du ciel. Un monde fantôme de la taille de la Terre, voire aussi énorme que la géante Neptune, qui graviterait à nos côtés, totalement dissimulé aux regards...
Peu crédible ? L'affaire est pourtant sérieuse : elle hante les astronomes depuis près de 200 ans. Depuis le XIXe siècle en effet, chaque fois qu'est repérée une anomalie dans la trajectoire des astres, l'hypothèse resurgit, comme une vieille lune astronomique. Seulement, toutes ces irrégularités avaient fini par trouver une explication. Et, à la fin du XXe siècle, les astronomes s'étaient résolus à faire taire leurs fantasmes. Pas seulement parce que les plus récents télescopes n'ont rien décelé, mais parce que la théorie qui décrit l'évolution dynamique des planètes se passe très bien d'un neuvième astre : le système solaire est cohérent à huit. "On n'en avait tout simplement pas besoin", résume Marc Fouchard, astronome à l'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides. "Avait" ? C'est que les choses viennent de changer. Et de nouveau, c'est une drôle de coïncidence orbitale qui pousse les astronomes à ressusciter la vieille lune.
Les Américains Chad Trujillo, de l'observatoire Gemini à Hawaï, et Scott Sheppard, de la Carnegie Institution à Washington, ont en effet annoncé la découverte d'un astre à la trajectoire étonnante. Son nom ? 2012 VP₁₁₃.
Ce n'est pas la planète X. Selon les deux chercheurs, cet astre présenterait un diamètre de 450 km, ce qui est trop peu pour une planète - Vénus, la plus petite du système solaire, a un diamètre de 5000 km - et ferait plutôt penser à un gros astéroïde. Gravitant au fin fond du système solaire, il a été détecté à 80 unités astronomiques [UA] du Soleil - 80 fois la distance entre notre étoile et la Terre -, à l'extérieur de la ceinture de Kuiper, cet anneau d'astéroÏdes qui s'étend au-delà de Neptune (voir l'infographie).

UN CUBIEUX ALIGNEMENT : C'est en fait l'orientation de VP₁₁₃ qui est singulière : le point de son orbite le plus proche du Soleil, son périhélie, est pratiquement aligné sur le plan de l'écliptique, dans lequel tournent la majorité des corps du système solaire, parmi lesquels Jupiter, Saturne, les astéroïdes et la Terre. Comme si quelque chose l'avait attiré dans ce plan, alors même que ce gros caillou se trouve à des milliards de km de la planète connue la plus proche, Neptune. Or, dans cette zone, les astronomes avaient déjà détecté un objet en 2004 : un corps d'un millier de km de diamètre, nommé Sedna... Et l'orientation de son orbite présentait le même alignement. "Déjà à l'époque, il y a eu des travaux pour expliquer cet alignement, que certains imputaient à la présence d'une planète cachée qui exercerait une influence sur les petits astéroïdes, se rappelle Marc Fouchard. Mais avec un seul objet, que voulez-vous conclure ?"
Avec la découverte de VP₁₁₃, Sedna n'est plus seul. Et Scott Sheppard et Chad Trujillo ne croient pas à la coïncidence. "D'autant plus qu'en observant l'orbite des objets dans la ceinture de Kuiper, nous a avons trouvé 10 astéroïdes, parmi les plus externes, qui ont eux aussi cette orientation, précise le premier. Nous n'avons donc pas seulement 2 exemples, mais 12". En soi, il n'est pas étonnant que les orbites de ces astéroïdes de la ceinture de Kuiper soient calées sur le plan de l'écliptique. Car, ainsi que le résume Scott Sheppard, "les planètes gardent les astéroïdes en ordre comme un berger avec ses moutons". Lorsque le disque de poussières qui entourait le Soleil juste après sa naissance a commencé à s'agglomérer en planètes, des milliards de débris ont été dispersés, la plupart étant éjectés et formant le très lointain nuage d'Oort. Mais ceux qui ont trouvé une place dans le giron de Neptune et Uranus se sont fatalement retrouvés sous leur influence gravitationnelle : ce troupeau de cailloux a vocation à rentrer dans le rang. Sauf que Sedna et VP₁₁₃ sont à 50 UA des géantes gazeuses, soit beaucoup trop loin pour subir leur influence. Ils devraient donc être orientés de manière aléatoire... "Il doit exister un corps massif qui perturbe l'orbite de Sedna et de VP₁₁₃, analyse Scott Sheppard. Et nous pensons que cet objet exerce aussi une influence sur les 10 astéroïdes les plus proches".
Partant de ce constat, les deux astronomes ont lancé des simulations... et trouvé qu'une planète de 2 à 15 fois la masse de la Terre, gravitant entre 200 et 300 UA et à l'orbite similaire à celle de Sedna et de VP₁₁₃, pourrait expliquer l'anomalie. Leur modèle montre même qu'une planète de la masse de Neptune pourrait orbiter à 1500 UA. "La planète X revient au goût du jour", conclut avec enthousiasme Marc Fouchard. "Troublant", "intrigant", "excitant" ! Les spécialistes de la dynamique des systèmes planétaires sont unanimes : 2 ou même 12 objets, c'est trop peu pour avoir la moindre certitude, mais largement suffisant pour relancer l'hypothèse de la planète X. "On ne peut pas encore être sûr qu'il ne s'agisse pas d'une fluctuation statistique, c'est-à-dire d'un coup de malchance ou d'un biais instrumental, réagit Alessandro Morbidelli, spécialiste du système solaire à l'observatoire de la Côte d'Azur. Mais si c'est vérifié, alors cela indique qu'il existe bien un corps massif un peu plus loin qui dirige ces deux objets.
Il est très peu probable que ce corps soit une géante comme Jupiter ou Saturne : un télescope vient justement de traquer de telles géantes en périphérie du système solaire... et n'a rien trouvé. D'après Kevin Luhman, de l'université de Pennsylvanie (États-Unis), qui a mené l'étude, il ne peut exister de planète de la masse de Saturne plus près qu'à 28.000 UA, ni de celle de Jupiter jusqu'à 82.000 UA. Mais une planète de la taille de Mars ou de la Terre... voire une super-Terre, comme les télescopes en détectent dans les exosystèmes, est tout à fait crédible. D'ailleurs, une telle présence s'accorde plutôt bien avec les modèles décrivant l'évolution du système solaire.

10, 11, VOIRE 12 PLANÈTES ? "En l'absence de besoin, on favorise le modèle la plus simple : avec 8 planètes. Mais les simulations montrent qu'il peut très bien s'en former 9, dont l'une serait éjectée vers l'extérieur à cause de la migration d'une géante ou d'une collision", explique Alessandro Morbidelli. Qui ajoute : "Cela fonctionne aussi avec 2, 3, 4 planètes supplémentaires ! On n'a pas essayé avec d'avantage"... Et il serait normal qu'aucun télescope n'ait capté la planète X : un corps 2 fois plus éloigné du Soleil est déjà 16 fois moins brillant. Même avec une taille respectable, les objets du nuage d'Oort sont donc pratiquement invisibles. "Pour capter la lumière de corps aussi lointains, on à besoin d'un puissant télescope et d'un large champ de vue, soit des conditions d'orientation très exigeantes, précise Scott Sheppard. Et en prime, il fant avoir de la chance".
Reste que la découverte a stimulé la communauté. Les observateurs sont déjà en train de demander du temps d'observation sur les télescopes pour partir à la chasse d'autres astéroïdes comme Sedna ou VP₁₁₃, confirmer les anomalies d'orbite... et donc l'existence d'une planète X. La Vieille lune ne pas fini d'occuper l'esprit des astronomes.

3 : C'est le nombre de gros astres qu'il reste à découvrir autour du Soleil.

En reprenant les résultats des dernières campagnes d'observations, une équipe américaine a pu estimer la distribution des corps qui gravitent dans la ceinture de Kuiper en fonction de leur luminosité, et donc de leur masse. Bilan : il doit exister douze planètes naines de taille comparable à celle de Pluton. Neuf ont déjà été découvertes. L'inventaire du système solaire touche donc à sa fin.

Neuf planètes dans le système solaire ? C'est ce que plusieurs générations d'élèves ont appris, déployant des trésors d'ingéniosité mnémotechnique pour retenir dans le bon ordre Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton.

Mais, pour être complet aujourd'hui, il faudrait y ajouter Cérès, Eris, Makamake, Haumea... Et potentiellement 200 autres planètes naines qui restent à découvrir ! Depuis les années 2000, de nombreux objets tournant autour du Soleil ont en effet été découverts, dont certains sont encore plus gros que Pluton. Ce qui a conduit l'Union Astronomique Internationale, en 2006, a supprimé de cette petite dernière son grade de planètes. Désormais, pour se nommer ainsi, un objet doit non seulement tourner autour du Soleil et avoir une forme sphérique, mais aussi avoir fait le ménage sur son orbite. Or, Pluton était la seule des neuf sours à nager au milieu d'autres petits corps, ceux de la ceinture de Kuiper. Il ne reste donc que huit planètes. En contrepartie, une nouvelle famille a été créée : celle des planètes naines, qui se distinguent des astéroïdes par leur forme sphérique. Et elles promettent d'être nombreuses !
Car, si la première ceinture d'astéroïdes du système solaire, située entre Mars et Jupiter, n'abrite qu'une planète naine (Cérès) parmi 475.000 astéroïdes, la seconde, celle de Kuiper, recèle probablement des surprises. Sombre et lointaine (30 fois plus loin du Soleil que la terre), elle reste difficile à observer. Or, "elle contiendrait des milliers d'objets de plus de 100 km de long et certainement de nombreuses planètes naines", pense Timothy Spahr, directeur du Minor Planet Center. Ce n'est pas tout : certains chercheurs lorgnent déjà vers le nuage d'Oort, une gigantesque serre qui engloberait le système solaire, ou des objets pourraient atteindre la taille de Mars !