Espace
Une dixième planète?
Un objet très brillant situé à quelque 150 milliards de kilomètres du Soleil sème l’émoi chez les astronomes. Aurions-nous découvert une nouvelle planète plus grosse et plus lointaine que Pluton?
par Marie-Pier Elie
Ce reportage a été publié dans l'édition de décembre 2005/janvier 2006 du magazine Québec Science.
C’était un matin parmi tant d’autres pour Michael Brown. Ce 5 janvier de l’an 2005, comme les jours précédents, il parcourt les clichés d’une centaine de points lumineux. Ces images sont le fruit des explorations nocturnes du télescope Samuel-Oschin de l’observatoire Palomar et des analyses des ordinateurs du California Institute of Technology. La plupart ne représentent ni des planètes, ni des étoiles, ni des comètes: que des erreurs d’interprétation, de vulgaires taches créées de toutes pièces par des machines imparfaites. Mais à 11 h 20, un des points se détache du firmament d’imposteurs: Michael Brown tient entre ses mains les premières images d’un nouvel astre, dont la découverte provoquera toute une commotion parmi les astronomes.
À 4 000 km de là, David Rabinowitz, du Center for Astronomy & Astrophysics de l’université Yale, à New Haven, reçoit un courriel signé Michael Brown. «J’ai pris une grande respiration lorsque j’ai réalisé ce qu’il m’annonçait.» Après avoir vérifié ses propres données, il confirme l’existence de 2003 UB313, un objet très brillant, situé à quelque 15 milliards de kilomètres du Soleil. À première vue, il n’y a là rien de bien exceptionnel. Depuis une dizaine d’années, on ne compte plus les nouveaux astres repérés dans les confins de notre système solaire: Varuna, Ixion, Quaoar, Orcus et Sedna, notamment. Chaque fois, les médias s’emballent quelques semaines à l’idée qu’il puisse s’agir d’une dixième planète. Puis, on les oublie bien vite, car leur petite taille ne leur permet même pas de rivaliser avec la naine Pluton.
Mais la découverte du 5 janvier 2005 pourrait tout changer. Avec son diamètre estimé à 2 860 km, 2003 UB313 dépasse Pluton de plus de 500 km. Et on vient même de lui trouver un satellite naturel, comme il en existe autour de la plupart des planètes. Pour la première fois, ce ne sont pas les journalistes exaltés qui parlent d’une dixième planète, mais les découvreurs eux-mêmes. La nouvelle venue force donc les astronomes à choisir entre deux équations: 9+1=10 ou 9+1=8. Soit on accepte une dixième planète dans le clan, soit on rejette Pluton. Tout un dilemme qui force les spécialistes à élaborer une véritable définition du terme «planète». Étonnamment, ce travail n’a jamais été fait. «Planète», du grec planêtês (vagabond), désigne depuis la nuit des temps tout gros objet qui se promène dans le ciel. On n’a jamais songé à définir ce terme de façon plus précise, pour la simple et bonne raison qu’on n’en a jamais vraiment eu besoin. Jusqu’à ce que de nouvelles aspirantes au titre tombent dans l’œil des plus puissants télescopes.
Dès qu’un astre fait environ 13 fois la masse de Jupiter, les réactions nucléaires s’enclenchent en son centre. On parle alors d’étoile plutôt que de planète. Voilà pour la limite supérieure. Mais la limite inférieure est plus difficile à situer. «Plus grosse que Pluton», ça ne fait pas très scientifique. De nombreux astronomes proposent donc de considérer comme une planète tout objet suffisamment massif pour que sa gravité lui confère une forme sphérique, celle qui nécessite le moins d’énergie pour se maintenir. Selon cette définition, il faudrait toutefois introniser au moins une douzaine de nouveaux membres au panthéon planétaire. Parmi eux, on trouverait plusieurs objets de la ceinture de Kuiper – une vaste autoroute céleste où se côtoient de tout petits cailloux comme Varuna, Ixion, Quaoar, Orcus, Sedna, 2003 UB313 et compagnie, de même que Pluton. Même Cérès, le plus imposant membre d’une autre ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter, deviendrait alors une planète, car il répond lui aussi au «critère sphère».
Devant tant de complexité, pourquoi ne pas simplement abandonner le terme planète? C’est ce que propose Brian Marsden, directeur du Minor Planet Center de l’Union astronomique internationale (UAI), qui attribue un numéro, et parfois un nom, aux centaines de milliers d’objets qui peuplent notre système solaire. «On devrait s’interdire d’utiliser le terme planète, à moins de lui accoler un adjectif, ce qui est scientifiquement plus rigoureux.» Ainsi Mercure, Vénus, la Terre et Neptune sont des «planètes terrestres»; Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, des «planètes joviennes» (en référence à Jupiter); Pluton, Sedna, 2003 UB313 et tout ce qu’on peut trouver d’intéressant dans les environs, des «planètes transneptuniennes». On pourrait également privilégier les caractéristiques de l’astre plutôt que sa localisation, et parler de «planètes rocheuses», «géantes gazeuses» et «naines glacées», ou encore opter pour des «planètes majeures» et des «planètes mineures» (Pluton serait alors reléguée à cette catégorie), des «planètes principales» et des «planètes subsidiaires».
Au planétarium Hayden, à New York, on n’a pas attendu les prises de position officielles pour entreprendre une réforme. «Nous aurions dû abandonner le mot planète il y a 500 ans, lorsque Copernic a découvert que nous n’étions pas le centre de l’Univers», martèle Neil deGrasse Tyson, directeur du planétarium. Avant que l’astronomie ne bascule du géocentrisme à l’héliocentrisme, le terme «planète» désignait Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, ainsi que la Lune et le Soleil, accrochés dans le ciel «autour» de la Terre. Depuis l’an 2000, les visiteurs du planétarium Hayden découvrent donc le système solaire en parcourant les quatre familles d’astres: les planètes terrestres, la ceinture d’astéroïdes, les géantes gazeuses et les KBO (pour Kuiper Belt Objects – les objets de la ceinture de Kuiper). Et c’est dans cette dernière catégorie qu’ils font la rencontre de Pluton, dépouillée de son titre de planète.
Pauvre Pluton! La petite dernière faisait déjà piètre figure face aux majestueuses géantes qui la précèdent dans la ronde solaire. Quatre belles planètes dodues et colorées, enveloppées d’épaisses atmosphères gazeuses aux côtés desquelles elle passe pour un vulgaire caillou glacé. Sa plus proche voisine, Neptune, pourrait la contenir près de 10 000 fois, et même la minuscule Mercure a un volume plus de 9 fois supérieur à celui de Pluton. Sa trajectoire autour du Soleil est elle aussi plutôt atypique, avec une inclinaison de 17°, beaucoup plus prononcée que celle des 8 autres planètes, et une forme très excentrique qui n’a rien à voir avec celle d’une orbite conventionnelle: la distance séparant Pluton du Soleil varie de 25% durant les 248 années qu’elle met pour en faire le tour. Du 7 février 1979 au 11 février 1999, Pluton a même cédé momentanément à Neptune son titre de planète la plus éloignée du système solaire tant son orbite l’a rapprochée du Soleil. La lune de Pluton confirme enfin qu’elle se situe dans une classe à part. Comme elle atteint environ la moitié de la taille de sa planète, elle l’entraîne dans une orbite binaire autour d’un point situé à mi-chemin entre les deux. Pluton et Charon dansent ainsi comme deux patineurs artistiques qui tournent face à face en se tenant les mains, ce qui n’a rien à voir avec le modèle classique du satellite gravitant autour de sa planète.
«Il serait tellement plus simple de retourner 100 ans en arrière, alors que le système solaire comptait seulement 8 planètes», soupire Brian Marsden. Depuis plus de 25 ans, il remet en question le statut de la petite. «Il y avait de bonnes raisons pour lui attribuer le titre de planète, lors de sa découverte en 1930, mais la science évolue, et ces raisons ne tiennent plus aujourd’hui.» À l’époque, on croyait en effet que la taille et la masse de Pluton étaient comparables à celles de la Terre. «D’année en année, toutefois, Pluton a rapetissé! En 1978, la découverte de son satellite, Charon, puis le passage de la sonde Voyager, en 1993, nous ont permis de raffiner nos calculs et de confirmer qu’elle fait à peine 1/400e de la masse terrestre.»
Ça ne pouvait plus mal tomber pour Pluton, car on réalisait au même moment qu’en plus d’être minuscule, elle n’était qu’un objet parmi tant d’autres dans une région lointaine du système solaire. L’existence de la ceinture de Kuiper venait en effet d’être confirmée avec la découverte de l’astéroïde 1992 QB1, repéré par David C. Jewitt, de l’université d’Hawaii et Jane X. Luu, de l’université de Californie à Berkeley. Normalement, les planètes voyagent en solitaire dans leur orbite respective, et non parmi des troupeaux de corps célestes! Bon prince, Brian Marsden ne cherche pas à réécrire l’histoire: en 1999, il propose simplement à l’UAI d’accorder à Pluton une «double citoyenneté»: planète ET membre de la ceinture de Kuiper. «Un compromis pour plaire à tout le monde.» Erreur. «De nombreux astronomes ont perçu cette proposition comme une atteinte à la réputation de Pluton, une rétrogradation déguisée.»
Mais pourquoi un tel attachement à une planète si insignifiante que, même armé d’un télescope, on la confond avec la plus pâlotte des étoiles? «Vous êtes au Canada, n’est-ce pas? Cela fait toute la différence», s’esclaffe Brian Marsden. C’est que Pluton est la seule planète à avoir été découverte par un Américain, Clyde Tombaugh, qu’il y a beaucoup d’Américains influents à l’UAI, et que leur patriotisme pèse lourd dans la balance. Neil deGrasse Tyson se souvient en riant avoir été la cible de «courrier haineux», signé par… des enfants l’implorant de ne pas rétrograder leur planète préférée, lorsqu’il a inauguré la nouvelle exposition du planétarium Hayden! «J’ai aussi reçu des lettres des gens de l’observatoire Lowell, là où Clyde Tombaugh a découvert Pluton, en 1930.» Même chose pour Brian Marsden, inondé de lettres d’appui à Pluton depuis qu’il ose remettre en question son statut. «Ces jeunes enfants réviseront peut-être leur attachement à Pluton le jour où leur enseignant leur demandera de mémoriser le nom de 94 planètes…»
Imaginez le truc mnémotechnique, «Mon Vieux, Tu M’as Jeté Sur Une Nouvelle Planète», s’allonger chaque fois que nos télescopes repèrent un nouvel objet sphérique. Alan Stern, qui siège sur le groupe chargé d’élaborer une série de recommandations pour l’UAI, en plus d’être responsable de la mission New Horizons qui s’envolera vers Pluton au mois de janvier, n’y voit aucun problème, n’en déplaise à son collègue Brian Marsden. «Il y a probablement déjà des centaines de planètes dans notre système solaire. Oui, ça en fera beaucoup trop à retenir, et alors? Demande-t-on aux enfants de mémoriser les noms de toutes les rivières et de toutes les montagnes de la Terre?» Selon lui, autant se préparer à admettre de nouveaux membres dans le club des planètes, puisqu’il n’y a «aucune chance que Pluton perde son titre». Il a tout intérêt à ce qu’il en soit ainsi: une mission vers «un gros astéroïde sphérique» semble beaucoup moins attrayante qu’un voyage vers «la dernière planète de notre système solaire, la seule jamais visitée».
Et si Pluton conserve son titre de planète, difficile de le refuser à 2003 UB313. Du coup, Michael Brown, David Rabinowitz et Chad Trujillo, de l’Observatoire Gemini, deviendraient les quatrièmes codécouvreurs de planète de tous les temps, après William Herschel pour Uranus, Johann Gottfried Galle pour Neptune et Clyde Tombaugh pour Pluton (on connaît les autres planètes depuis trop longtemps pour savoir qui les a aperçues pour la première fois). Est-ce là une perspective suffisamment alléchante pour motiver le mea-culpa de Michael Brown, qui regrette aujourd’hui d’avoir si longtemps milité en défaveur de Pluton? Avant de découvrir 2003 UB313, il a en effet signé maints articles proclamant qu’il n’existe «aucune façon scientifiquement valable de conserver à Pluton son titre de planète sans porter préjudice à tout le reste du système solaire». Seuls les savants fous ne changent pas d’idée…
Proserpine, Perséphone ou Vulcain?
Proserpine, déesse du monde souterrain, est kidnappée par Pluton, dieu des enfers, qui la force à passer six mois par année à ses côtés. Difficile de trouver un nom plus approprié pour un astre dont l’orbite côtoie celle de Pluton la moitié du temps, pour ensuite s’en éloigner. Malheureusement, Proserpine désigne déjà le vingt-sixième astéroïde, découvert le 5 mai 1853. Même chose pour l’équivalent grec de ce nom, Perséphone, attribué à l’astéroïde numéro 399. Quoi qu’il en soit, 2003 UB313 sera rapidement relégué aux oubliettes: ce n’est là qu’un nom de code attribué par l’Union astronomique internationale (UAI) en fonction du moment où on a recueilli les données permettant de l’identifier. Si 2003 UB313 n’accède pas au titre de planète, Michael Brown, du California Institute of Technology, David Rabinowitz, du Center for Astronomy & Astrophysics de l’université Yale, à New Haven, et Chad Trujillo, de l’Observatoire Gemini – les trois découvreurs – pourront choisir son nom, comme ce fut le cas pour Quaoar et Sedna, deux de leurs précédentes découvertes. Mais s’il s’agit bel et bien d’une planète, la décision reviendra à l’UAI.
Comme toutes les autres planètes portent le nom de divinités, on s’attendrait à ce que les membres de l’UAI poursuivent dans la même veine. Or, il en reste très peu, principalement à cause de la populeuse ceinture d’astéroïdes, qui les a presque tous accaparés. Il y a bien Vulcain, un des dieux romains les plus importants, qui n’a jamais été utilisé, car on le réservait pour une hypothétique planète située entre le Soleil et Mercure, encore jamais découverte à ce jour. Mais Michael Brown rejette ce nom du revers de la main: pas question qu’une planète où il fait –240 °C se réclame du dieu du feu!
La moitié manquante de notre système solaire
Des mondes invisibles gravitent peut-être très loin du Soleil.
Edward Thommes, du Canadian Institute for Theoretical Astronomy, étudie le système solaire sous toutes ses coutures. Il tente de mieux comprendre la formation des planètes à l’aide de modèles informatiques. «Si des planètes existent, au-delà de la ceinture de Kuiper, elles ne se sont sans doute pas formées là-bas, car il s’agit d’un endroit très inhospitalier pour leur donner naissance.» Mais elles auraient très bien pu être déportées en ces contrées situées entre 1 000 et 10 000 unités astronomiques (UA) du Soleil (la distance entre la Terre et le Soleil correspond à 1 UA).
Il y a 4,5 milliards d’années, notre système solaire naissant était composé de milliards de milliards de particules de poussière qui se sont agglomérées graduellement, comme le font les moutons sous notre lit, pour former des millions de débris rocheux, qui se sont regroupés à leur tour pour devenir des objets de plus en plus gros. On appelle ce phénomène «accrétion». Les astres les plus imposants ont alors développé un champ gravitationnel qui a bouleversé le cours des événements. Ces immenses protoplanètes sont entrées en compétition les unes avec les autres, afin d’accaparer le maximum de matière disponible. «C’est un processus de formation extrêmement chaotique, qui a pu mener à l’éjection de certaines protoplanètes hors leurs orbites initiales, sous l’effet de la gravité de leurs voisines», explique Edward Thommes.
Pour Alan Stern, l’existence de ces mondes lointains ne fait aucun doute. Un argument en sa faveur: la rotation de la planète Uranus, qui s’effectue sur le côté, contrairement à toutes les autres planètes. «Cette étrange façon de tourner sur elle-même est peut-être le résultat d’une collision entre Uranus et un très gros objet.» Et alors? «Les probabilités qu’une telle collision survienne sont tellement faibles qu’il devait forcément exister de nombreux objets semblables à celui qui aurait percuté Uranus. Selon nos simulations, pour chaque objet qui entre en collision avec Uranus, une dizaine d’autres sont éjectés.»
Une autre pièce à conviction a été repérée dans notre système solaire, cette fois tout près de la planète Neptune. Il s’agit du «trojan» 2001 QR322, une espèce d’astéroïde en parfait équilibre gravitationnel entre l’attraction du Soleil et celle de Neptune (il est situé à un endroit qu’on appelle point de Lagrange). Sans tourner autour de Neptune, le trojan la suit continuellement dans sa course autour du Soleil. Eugene Chiang, astronome à l’université de Californie à Berkeley, a découvert ce fameux trojan. Si ses modèles s’avèrent exacts, on devrait en trouver une vingtaine dans les alentours. Et il est impossible qu’ils aient été capturés par le champ gravitationnel de Neptune, trop faible pour rivaliser avec celui de Jupiter: ils se sont nécessairement formés in situ. Ces trojans constitueraient donc une réplique miniature des protoplanètes qui luttaient pour se faire une place dans le système solaire, avant que la gravité ambiante ne frappe des coups de circuit avec quelques-unes d’entre elles. Même si la gravité des trojans n’est pas suffisante pour leur faire subir le même sort, leur existence est un bon indicateur des conditions qui régnaient dans notre jeune système solaire et tend à confirmer qu’il était sans doute plus populeux au départ qu’il ne l’est aujourd’hui.
«Selon nos modèles, quatre planètes de taille comparable à celle de Neptune auraient pu être éjectées», affirme Eugene Chiang. Reste à savoir si les exclues sont toujours en orbite autour du Soleil. L’astrophysicien admet que les chances sont minces: elles voguent fort probablement à la dérive dans notre galaxie, sans être rattachées à aucune étoile en particulier. Il estime à moins de 10% leurs chances de s’être stabilisées et de graviter encore autour du Soleil qui les a vues naître, mettant des dizaines de millions d’années à en faire le tour. «Mais j’y crois quand même!»
Voir, ce serait encore mieux que croire. Mais ces hypothétiques planètes réfléchiraient tellement peu de lumière, et peuvent se trouver n’importe où dans un si vaste territoire qu’Alan Stern compare leur quête «à celle d’une aiguille dans des tonnes de bottes de foin». Tous les espoirs reposent sur deux projets: Pan-STARRS, un ensemble de 4 télescopes qui entreront en fonction dès cette année, à Hawaii; et le Large Synoptic Survey Telescope (LSST), 10 fois plus sensible que Pan-STARRS, qui est encore à l’étape de la conception et du financement. Eugene Chiang ne peut contenir son enthousiasme lorsqu’il évoque ces nouveaux outils. «Grâce à eux, nous pourrons scruter l’ensemble du ciel en une seule nuit, vous rendez-vous compte?» Et faire d’exaltantes découvertes qui remettront peut-être une fois de plus en question tout ce que l’on croyait savoir de notre petit coin d’univers.
En route vers Pluton!
Dès que ses 450 kilos auront échappé à l’attraction terrestre, en janvier 2006, la sonde New Horizons mettra le cap sur Jupiter, qu’elle n’atteindra qu’en février 2007. Elle profitera alors d’une poussée gravitationnelle de la géante pour s’aligner vers sa principale destination, Pluton, qu’elle frôlera en 2015. Si tout se déroule comme prévu…
La mission devait initialement s’envoler en 2004 mais, dès septembre 2001, la NASA a interrompu les travaux, invoquant des coûts démesurés. Cet arrêt a provoqué un tel tollé que l’agence s’est ravisée: plus de 10 000 supporters ont écrit au Congrès pour manifester leur mécontentement. Sans compter les 5 500 signatures recueillies par un jeune de 18 ans sur son site Web et les critiques des 1 200 membres de l’American Astronomical Society’s Division for Planetary Sciences.
Habituellement, les délais reportant une mission spatiale sont sans conséquence: le ciel peut attendre. Pas dans ce cas-ci. Car l’orbite excentrique de Pluton l’éloigne sans cesse du Soleil. Et elle pourrait se refroidir au point de perdre sa mince atmosphère gazeuse qui se condenserait, puis se solidifierait, faisant disparaître avec elle un tas de données précieuses. Ces dernières ne pourraient alors être recueillies qu’aux alentours de l’an 2200, alors que les quelques rayons solaires parvenant à Pluton la réchaufferont à nouveau. Pour Alan Stern, principal responsable de la mission, pas question de manquer ce rendez-vous. «Pluton nous permettra de mieux comprendre notre place dans le système solaire en donnant des indications sur la naissance de ce dernier, car il s’agit d’une toute nouvelle catégorie de planète, jamais explorée auparavant.» Pour ce faire, New Horizons s’approchera à moins de 10 000 km de Pluton. Elle prendra les premières photos de la planète, ainsi que de son satellite Charon, en cartographiera la surface, étudiera leur composition et percera les secrets de cette mince et éphémère atmosphère à l’aide de spectromètres et d’ondes radio.
Le vaisseau s’aventurera finalement plus loin dans la ceinture de Kuiper, afin d’étudier au moins un objet de 30 à 60 milles de diamètre. Alan Stern ignore encore quelle sera cette ultime destination. «C’est comme si je planifiais un voyage à Paris pour l’an 2015. À quoi bon sélectionner un restaurant immédiatement alors que j’aurai l’embarras du choix une fois sur place?»
par Marie-Pier Elie
Ce reportage a été publié dans l'édition de décembre 2005/janvier 2006 du magazine Québec Science.
C’était un matin parmi tant d’autres pour Michael Brown. Ce 5 janvier de l’an 2005, comme les jours précédents, il parcourt les clichés d’une centaine de points lumineux. Ces images sont le fruit des explorations nocturnes du télescope Samuel-Oschin de l’observatoire Palomar et des analyses des ordinateurs du California Institute of Technology. La plupart ne représentent ni des planètes, ni des étoiles, ni des comètes: que des erreurs d’interprétation, de vulgaires taches créées de toutes pièces par des machines imparfaites. Mais à 11 h 20, un des points se détache du firmament d’imposteurs: Michael Brown tient entre ses mains les premières images d’un nouvel astre, dont la découverte provoquera toute une commotion parmi les astronomes.
À 4 000 km de là, David Rabinowitz, du Center for Astronomy & Astrophysics de l’université Yale, à New Haven, reçoit un courriel signé Michael Brown. «J’ai pris une grande respiration lorsque j’ai réalisé ce qu’il m’annonçait.» Après avoir vérifié ses propres données, il confirme l’existence de 2003 UB313, un objet très brillant, situé à quelque 15 milliards de kilomètres du Soleil. À première vue, il n’y a là rien de bien exceptionnel. Depuis une dizaine d’années, on ne compte plus les nouveaux astres repérés dans les confins de notre système solaire: Varuna, Ixion, Quaoar, Orcus et Sedna, notamment. Chaque fois, les médias s’emballent quelques semaines à l’idée qu’il puisse s’agir d’une dixième planète. Puis, on les oublie bien vite, car leur petite taille ne leur permet même pas de rivaliser avec la naine Pluton.
Mais la découverte du 5 janvier 2005 pourrait tout changer. Avec son diamètre estimé à 2 860 km, 2003 UB313 dépasse Pluton de plus de 500 km. Et on vient même de lui trouver un satellite naturel, comme il en existe autour de la plupart des planètes. Pour la première fois, ce ne sont pas les journalistes exaltés qui parlent d’une dixième planète, mais les découvreurs eux-mêmes. La nouvelle venue force donc les astronomes à choisir entre deux équations: 9+1=10 ou 9+1=8. Soit on accepte une dixième planète dans le clan, soit on rejette Pluton. Tout un dilemme qui force les spécialistes à élaborer une véritable définition du terme «planète». Étonnamment, ce travail n’a jamais été fait. «Planète», du grec planêtês (vagabond), désigne depuis la nuit des temps tout gros objet qui se promène dans le ciel. On n’a jamais songé à définir ce terme de façon plus précise, pour la simple et bonne raison qu’on n’en a jamais vraiment eu besoin. Jusqu’à ce que de nouvelles aspirantes au titre tombent dans l’œil des plus puissants télescopes.
Dès qu’un astre fait environ 13 fois la masse de Jupiter, les réactions nucléaires s’enclenchent en son centre. On parle alors d’étoile plutôt que de planète. Voilà pour la limite supérieure. Mais la limite inférieure est plus difficile à situer. «Plus grosse que Pluton», ça ne fait pas très scientifique. De nombreux astronomes proposent donc de considérer comme une planète tout objet suffisamment massif pour que sa gravité lui confère une forme sphérique, celle qui nécessite le moins d’énergie pour se maintenir. Selon cette définition, il faudrait toutefois introniser au moins une douzaine de nouveaux membres au panthéon planétaire. Parmi eux, on trouverait plusieurs objets de la ceinture de Kuiper – une vaste autoroute céleste où se côtoient de tout petits cailloux comme Varuna, Ixion, Quaoar, Orcus, Sedna, 2003 UB313 et compagnie, de même que Pluton. Même Cérès, le plus imposant membre d’une autre ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter, deviendrait alors une planète, car il répond lui aussi au «critère sphère».
Devant tant de complexité, pourquoi ne pas simplement abandonner le terme planète? C’est ce que propose Brian Marsden, directeur du Minor Planet Center de l’Union astronomique internationale (UAI), qui attribue un numéro, et parfois un nom, aux centaines de milliers d’objets qui peuplent notre système solaire. «On devrait s’interdire d’utiliser le terme planète, à moins de lui accoler un adjectif, ce qui est scientifiquement plus rigoureux.» Ainsi Mercure, Vénus, la Terre et Neptune sont des «planètes terrestres»; Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, des «planètes joviennes» (en référence à Jupiter); Pluton, Sedna, 2003 UB313 et tout ce qu’on peut trouver d’intéressant dans les environs, des «planètes transneptuniennes». On pourrait également privilégier les caractéristiques de l’astre plutôt que sa localisation, et parler de «planètes rocheuses», «géantes gazeuses» et «naines glacées», ou encore opter pour des «planètes majeures» et des «planètes mineures» (Pluton serait alors reléguée à cette catégorie), des «planètes principales» et des «planètes subsidiaires».
Au planétarium Hayden, à New York, on n’a pas attendu les prises de position officielles pour entreprendre une réforme. «Nous aurions dû abandonner le mot planète il y a 500 ans, lorsque Copernic a découvert que nous n’étions pas le centre de l’Univers», martèle Neil deGrasse Tyson, directeur du planétarium. Avant que l’astronomie ne bascule du géocentrisme à l’héliocentrisme, le terme «planète» désignait Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, ainsi que la Lune et le Soleil, accrochés dans le ciel «autour» de la Terre. Depuis l’an 2000, les visiteurs du planétarium Hayden découvrent donc le système solaire en parcourant les quatre familles d’astres: les planètes terrestres, la ceinture d’astéroïdes, les géantes gazeuses et les KBO (pour Kuiper Belt Objects – les objets de la ceinture de Kuiper). Et c’est dans cette dernière catégorie qu’ils font la rencontre de Pluton, dépouillée de son titre de planète.
Pauvre Pluton! La petite dernière faisait déjà piètre figure face aux majestueuses géantes qui la précèdent dans la ronde solaire. Quatre belles planètes dodues et colorées, enveloppées d’épaisses atmosphères gazeuses aux côtés desquelles elle passe pour un vulgaire caillou glacé. Sa plus proche voisine, Neptune, pourrait la contenir près de 10 000 fois, et même la minuscule Mercure a un volume plus de 9 fois supérieur à celui de Pluton. Sa trajectoire autour du Soleil est elle aussi plutôt atypique, avec une inclinaison de 17°, beaucoup plus prononcée que celle des 8 autres planètes, et une forme très excentrique qui n’a rien à voir avec celle d’une orbite conventionnelle: la distance séparant Pluton du Soleil varie de 25% durant les 248 années qu’elle met pour en faire le tour. Du 7 février 1979 au 11 février 1999, Pluton a même cédé momentanément à Neptune son titre de planète la plus éloignée du système solaire tant son orbite l’a rapprochée du Soleil. La lune de Pluton confirme enfin qu’elle se situe dans une classe à part. Comme elle atteint environ la moitié de la taille de sa planète, elle l’entraîne dans une orbite binaire autour d’un point situé à mi-chemin entre les deux. Pluton et Charon dansent ainsi comme deux patineurs artistiques qui tournent face à face en se tenant les mains, ce qui n’a rien à voir avec le modèle classique du satellite gravitant autour de sa planète.
«Il serait tellement plus simple de retourner 100 ans en arrière, alors que le système solaire comptait seulement 8 planètes», soupire Brian Marsden. Depuis plus de 25 ans, il remet en question le statut de la petite. «Il y avait de bonnes raisons pour lui attribuer le titre de planète, lors de sa découverte en 1930, mais la science évolue, et ces raisons ne tiennent plus aujourd’hui.» À l’époque, on croyait en effet que la taille et la masse de Pluton étaient comparables à celles de la Terre. «D’année en année, toutefois, Pluton a rapetissé! En 1978, la découverte de son satellite, Charon, puis le passage de la sonde Voyager, en 1993, nous ont permis de raffiner nos calculs et de confirmer qu’elle fait à peine 1/400e de la masse terrestre.»
Ça ne pouvait plus mal tomber pour Pluton, car on réalisait au même moment qu’en plus d’être minuscule, elle n’était qu’un objet parmi tant d’autres dans une région lointaine du système solaire. L’existence de la ceinture de Kuiper venait en effet d’être confirmée avec la découverte de l’astéroïde 1992 QB1, repéré par David C. Jewitt, de l’université d’Hawaii et Jane X. Luu, de l’université de Californie à Berkeley. Normalement, les planètes voyagent en solitaire dans leur orbite respective, et non parmi des troupeaux de corps célestes! Bon prince, Brian Marsden ne cherche pas à réécrire l’histoire: en 1999, il propose simplement à l’UAI d’accorder à Pluton une «double citoyenneté»: planète ET membre de la ceinture de Kuiper. «Un compromis pour plaire à tout le monde.» Erreur. «De nombreux astronomes ont perçu cette proposition comme une atteinte à la réputation de Pluton, une rétrogradation déguisée.»
Mais pourquoi un tel attachement à une planète si insignifiante que, même armé d’un télescope, on la confond avec la plus pâlotte des étoiles? «Vous êtes au Canada, n’est-ce pas? Cela fait toute la différence», s’esclaffe Brian Marsden. C’est que Pluton est la seule planète à avoir été découverte par un Américain, Clyde Tombaugh, qu’il y a beaucoup d’Américains influents à l’UAI, et que leur patriotisme pèse lourd dans la balance. Neil deGrasse Tyson se souvient en riant avoir été la cible de «courrier haineux», signé par… des enfants l’implorant de ne pas rétrograder leur planète préférée, lorsqu’il a inauguré la nouvelle exposition du planétarium Hayden! «J’ai aussi reçu des lettres des gens de l’observatoire Lowell, là où Clyde Tombaugh a découvert Pluton, en 1930.» Même chose pour Brian Marsden, inondé de lettres d’appui à Pluton depuis qu’il ose remettre en question son statut. «Ces jeunes enfants réviseront peut-être leur attachement à Pluton le jour où leur enseignant leur demandera de mémoriser le nom de 94 planètes…»
Imaginez le truc mnémotechnique, «Mon Vieux, Tu M’as Jeté Sur Une Nouvelle Planète», s’allonger chaque fois que nos télescopes repèrent un nouvel objet sphérique. Alan Stern, qui siège sur le groupe chargé d’élaborer une série de recommandations pour l’UAI, en plus d’être responsable de la mission New Horizons qui s’envolera vers Pluton au mois de janvier, n’y voit aucun problème, n’en déplaise à son collègue Brian Marsden. «Il y a probablement déjà des centaines de planètes dans notre système solaire. Oui, ça en fera beaucoup trop à retenir, et alors? Demande-t-on aux enfants de mémoriser les noms de toutes les rivières et de toutes les montagnes de la Terre?» Selon lui, autant se préparer à admettre de nouveaux membres dans le club des planètes, puisqu’il n’y a «aucune chance que Pluton perde son titre». Il a tout intérêt à ce qu’il en soit ainsi: une mission vers «un gros astéroïde sphérique» semble beaucoup moins attrayante qu’un voyage vers «la dernière planète de notre système solaire, la seule jamais visitée».
Et si Pluton conserve son titre de planète, difficile de le refuser à 2003 UB313. Du coup, Michael Brown, David Rabinowitz et Chad Trujillo, de l’Observatoire Gemini, deviendraient les quatrièmes codécouvreurs de planète de tous les temps, après William Herschel pour Uranus, Johann Gottfried Galle pour Neptune et Clyde Tombaugh pour Pluton (on connaît les autres planètes depuis trop longtemps pour savoir qui les a aperçues pour la première fois). Est-ce là une perspective suffisamment alléchante pour motiver le mea-culpa de Michael Brown, qui regrette aujourd’hui d’avoir si longtemps milité en défaveur de Pluton? Avant de découvrir 2003 UB313, il a en effet signé maints articles proclamant qu’il n’existe «aucune façon scientifiquement valable de conserver à Pluton son titre de planète sans porter préjudice à tout le reste du système solaire». Seuls les savants fous ne changent pas d’idée…
Proserpine, Perséphone ou Vulcain?
Proserpine, déesse du monde souterrain, est kidnappée par Pluton, dieu des enfers, qui la force à passer six mois par année à ses côtés. Difficile de trouver un nom plus approprié pour un astre dont l’orbite côtoie celle de Pluton la moitié du temps, pour ensuite s’en éloigner. Malheureusement, Proserpine désigne déjà le vingt-sixième astéroïde, découvert le 5 mai 1853. Même chose pour l’équivalent grec de ce nom, Perséphone, attribué à l’astéroïde numéro 399. Quoi qu’il en soit, 2003 UB313 sera rapidement relégué aux oubliettes: ce n’est là qu’un nom de code attribué par l’Union astronomique internationale (UAI) en fonction du moment où on a recueilli les données permettant de l’identifier. Si 2003 UB313 n’accède pas au titre de planète, Michael Brown, du California Institute of Technology, David Rabinowitz, du Center for Astronomy & Astrophysics de l’université Yale, à New Haven, et Chad Trujillo, de l’Observatoire Gemini – les trois découvreurs – pourront choisir son nom, comme ce fut le cas pour Quaoar et Sedna, deux de leurs précédentes découvertes. Mais s’il s’agit bel et bien d’une planète, la décision reviendra à l’UAI.
Comme toutes les autres planètes portent le nom de divinités, on s’attendrait à ce que les membres de l’UAI poursuivent dans la même veine. Or, il en reste très peu, principalement à cause de la populeuse ceinture d’astéroïdes, qui les a presque tous accaparés. Il y a bien Vulcain, un des dieux romains les plus importants, qui n’a jamais été utilisé, car on le réservait pour une hypothétique planète située entre le Soleil et Mercure, encore jamais découverte à ce jour. Mais Michael Brown rejette ce nom du revers de la main: pas question qu’une planète où il fait –240 °C se réclame du dieu du feu!
La moitié manquante de notre système solaire
Des mondes invisibles gravitent peut-être très loin du Soleil.
Edward Thommes, du Canadian Institute for Theoretical Astronomy, étudie le système solaire sous toutes ses coutures. Il tente de mieux comprendre la formation des planètes à l’aide de modèles informatiques. «Si des planètes existent, au-delà de la ceinture de Kuiper, elles ne se sont sans doute pas formées là-bas, car il s’agit d’un endroit très inhospitalier pour leur donner naissance.» Mais elles auraient très bien pu être déportées en ces contrées situées entre 1 000 et 10 000 unités astronomiques (UA) du Soleil (la distance entre la Terre et le Soleil correspond à 1 UA).
Il y a 4,5 milliards d’années, notre système solaire naissant était composé de milliards de milliards de particules de poussière qui se sont agglomérées graduellement, comme le font les moutons sous notre lit, pour former des millions de débris rocheux, qui se sont regroupés à leur tour pour devenir des objets de plus en plus gros. On appelle ce phénomène «accrétion». Les astres les plus imposants ont alors développé un champ gravitationnel qui a bouleversé le cours des événements. Ces immenses protoplanètes sont entrées en compétition les unes avec les autres, afin d’accaparer le maximum de matière disponible. «C’est un processus de formation extrêmement chaotique, qui a pu mener à l’éjection de certaines protoplanètes hors leurs orbites initiales, sous l’effet de la gravité de leurs voisines», explique Edward Thommes.
Pour Alan Stern, l’existence de ces mondes lointains ne fait aucun doute. Un argument en sa faveur: la rotation de la planète Uranus, qui s’effectue sur le côté, contrairement à toutes les autres planètes. «Cette étrange façon de tourner sur elle-même est peut-être le résultat d’une collision entre Uranus et un très gros objet.» Et alors? «Les probabilités qu’une telle collision survienne sont tellement faibles qu’il devait forcément exister de nombreux objets semblables à celui qui aurait percuté Uranus. Selon nos simulations, pour chaque objet qui entre en collision avec Uranus, une dizaine d’autres sont éjectés.»
Une autre pièce à conviction a été repérée dans notre système solaire, cette fois tout près de la planète Neptune. Il s’agit du «trojan» 2001 QR322, une espèce d’astéroïde en parfait équilibre gravitationnel entre l’attraction du Soleil et celle de Neptune (il est situé à un endroit qu’on appelle point de Lagrange). Sans tourner autour de Neptune, le trojan la suit continuellement dans sa course autour du Soleil. Eugene Chiang, astronome à l’université de Californie à Berkeley, a découvert ce fameux trojan. Si ses modèles s’avèrent exacts, on devrait en trouver une vingtaine dans les alentours. Et il est impossible qu’ils aient été capturés par le champ gravitationnel de Neptune, trop faible pour rivaliser avec celui de Jupiter: ils se sont nécessairement formés in situ. Ces trojans constitueraient donc une réplique miniature des protoplanètes qui luttaient pour se faire une place dans le système solaire, avant que la gravité ambiante ne frappe des coups de circuit avec quelques-unes d’entre elles. Même si la gravité des trojans n’est pas suffisante pour leur faire subir le même sort, leur existence est un bon indicateur des conditions qui régnaient dans notre jeune système solaire et tend à confirmer qu’il était sans doute plus populeux au départ qu’il ne l’est aujourd’hui.
«Selon nos modèles, quatre planètes de taille comparable à celle de Neptune auraient pu être éjectées», affirme Eugene Chiang. Reste à savoir si les exclues sont toujours en orbite autour du Soleil. L’astrophysicien admet que les chances sont minces: elles voguent fort probablement à la dérive dans notre galaxie, sans être rattachées à aucune étoile en particulier. Il estime à moins de 10% leurs chances de s’être stabilisées et de graviter encore autour du Soleil qui les a vues naître, mettant des dizaines de millions d’années à en faire le tour. «Mais j’y crois quand même!»
Voir, ce serait encore mieux que croire. Mais ces hypothétiques planètes réfléchiraient tellement peu de lumière, et peuvent se trouver n’importe où dans un si vaste territoire qu’Alan Stern compare leur quête «à celle d’une aiguille dans des tonnes de bottes de foin». Tous les espoirs reposent sur deux projets: Pan-STARRS, un ensemble de 4 télescopes qui entreront en fonction dès cette année, à Hawaii; et le Large Synoptic Survey Telescope (LSST), 10 fois plus sensible que Pan-STARRS, qui est encore à l’étape de la conception et du financement. Eugene Chiang ne peut contenir son enthousiasme lorsqu’il évoque ces nouveaux outils. «Grâce à eux, nous pourrons scruter l’ensemble du ciel en une seule nuit, vous rendez-vous compte?» Et faire d’exaltantes découvertes qui remettront peut-être une fois de plus en question tout ce que l’on croyait savoir de notre petit coin d’univers.
En route vers Pluton!
Dès que ses 450 kilos auront échappé à l’attraction terrestre, en janvier 2006, la sonde New Horizons mettra le cap sur Jupiter, qu’elle n’atteindra qu’en février 2007. Elle profitera alors d’une poussée gravitationnelle de la géante pour s’aligner vers sa principale destination, Pluton, qu’elle frôlera en 2015. Si tout se déroule comme prévu…
La mission devait initialement s’envoler en 2004 mais, dès septembre 2001, la NASA a interrompu les travaux, invoquant des coûts démesurés. Cet arrêt a provoqué un tel tollé que l’agence s’est ravisée: plus de 10 000 supporters ont écrit au Congrès pour manifester leur mécontentement. Sans compter les 5 500 signatures recueillies par un jeune de 18 ans sur son site Web et les critiques des 1 200 membres de l’American Astronomical Society’s Division for Planetary Sciences.
Habituellement, les délais reportant une mission spatiale sont sans conséquence: le ciel peut attendre. Pas dans ce cas-ci. Car l’orbite excentrique de Pluton l’éloigne sans cesse du Soleil. Et elle pourrait se refroidir au point de perdre sa mince atmosphère gazeuse qui se condenserait, puis se solidifierait, faisant disparaître avec elle un tas de données précieuses. Ces dernières ne pourraient alors être recueillies qu’aux alentours de l’an 2200, alors que les quelques rayons solaires parvenant à Pluton la réchaufferont à nouveau. Pour Alan Stern, principal responsable de la mission, pas question de manquer ce rendez-vous. «Pluton nous permettra de mieux comprendre notre place dans le système solaire en donnant des indications sur la naissance de ce dernier, car il s’agit d’une toute nouvelle catégorie de planète, jamais explorée auparavant.» Pour ce faire, New Horizons s’approchera à moins de 10 000 km de Pluton. Elle prendra les premières photos de la planète, ainsi que de son satellite Charon, en cartographiera la surface, étudiera leur composition et percera les secrets de cette mince et éphémère atmosphère à l’aide de spectromètres et d’ondes radio.
Le vaisseau s’aventurera finalement plus loin dans la ceinture de Kuiper, afin d’étudier au moins un objet de 30 à 60 milles de diamètre. Alan Stern ignore encore quelle sera cette ultime destination. «C’est comme si je planifiais un voyage à Paris pour l’an 2015. À quoi bon sélectionner un restaurant immédiatement alors que j’aurai l’embarras du choix une fois sur place?»