Aernus

Super-Pluton

Pour les articles homonymes, voir Pluton.

Super-Pluton

Vue d'artiste de la planète
Caractéristiques orbitales (Époque J2000.0)
Demi-grand axe	?
Aphélie	1,7959×1010-4,0391×1010 km (120-270 ua)
Périhélie	1,1967×1010 km (80 ua)
Circonférence orbitale	?
Excentricité	?
Période de révolution	1 000-2 500a d
Période synodique	?
Vitesse orbitale moyenne	?
Vitesse orbitale maximale	?
Vitesse orbitale minimale	?
Inclinaison	20-40°
Nœud ascendant	?
Argument du périhélie	?
Satellites	Aucun
Caractéristiques physiques
Rayon équatorial	5 000-8 000 km km (1 Terre)
Rayon polaire	5 000-8 000 km km (1 Terre)
Périmètre équatorial	?
Superficie	?
Volume	?
Masse	?
Masse volumique moyenne	?
Gravité à la surface	?
Vitesse de libération	?
Période de rotation (jour sidéral)	?
Vitesse de rotation (à l’équateur)	?
Inclinaison de l’axe	?
Albédo moyen	?
Température de surface	Min. : {{{temp min}}} Moy. : {{{temp moy}}} Max. : {{{temp max}}}
Caractéristiques de l’atmosphère
Pression atmosphérique	{{{pression atmosphérique}}} Pa
Découverte
Découvreur	existence supposée par Patryk Lykawka de l'université de Kobe au Japon, et Tadashi Mukai
Date	2008

Super-Pluton, Aernus^[1], Planète X ou la planète extérieur^[2] est un hypothétique objet transneptunien, qui s'il existe peut probablement être qualifié de planète du système solaire, dont Patryk Lykawka et Tadashi Mukai ont supposé l'existence en 2008.

Il devrait s'agir d'une planète tellurique ayant plusieurs ressemblances avec les planètes naines (134340) Pluton et (136199) Éris. Cependant, il n'est même pas certain que, si elle est découverte, elle obtiendra la désignation de planète à cause de la classification de union astronomique internationale (UAI) en août 2006, même si elle possède une taille conséquente. Une telle planète serait trois fois plus éloignée du Soleil que ne l'est Neptune.

Elle fait partie des planètes X avec Perséphone. Elle devrait se situer au delà de la ceinture de Kuiper en tant qu'objet épars.

Les recherches des deux chercheurs sur la planète hypothétique ont été présentées lors du 39^e meeting annuel de la Division des Sciences Planétaires de la Société Astronomique Américaine en octobre 2007 en Floride. L'article a été publié dans The Astronomical Journal^[3].

D'après le scientifique Patryk Lykawka, malgré les nombreuses enquêtes afin de trouver la planète X , cette dernière est difficile à localiser car la planète est particulièrement éloignée du Soleil et possède une orbite inclinée, elle a très probablement échappé à la détection parce qu'elle est trop loin, ou parce qu'elle est à une position éloignée de l'écliptique (une planète inclinée passerait très peu de temps de son orbite près l'écliptique)^[4].

Une théorie très médiatique

Un livre fut édité sur la théorie du Docteur Lykawka en décembre 2008. Il est disponible en Japonais^[5]. La planète hypothétique eut des échos dans une soixantaine de pays, par le biais de centaines de sites internet. Il figura dans cinq pays dans des magazines de science (Finlande, France, Japon, États-Unis, Royaume-Uni)^[6].

Une Terre glacée au delà de Pluton ?

Une Super-Terre lointaine

Selon Ciel et espace de mars 2008, une planète de la taille de la Terre aurait des chances d'exister dans la zone externe du système solaire, au-delà de la ceinture de Kuiper. L'existence de cette planète est proposée par Patryk Lykawka, de l'université de Kobe au Japon, et Tadashi Mukai.

D'après les simulations numériques, une planète de la taille de la Terre reste à découvrir et, dans environ 6 ans (soit vers 2014), nos télescopes pourraient la détecter^[7]. Ce scénario est confirmé par les Japonais (université de Kobe), les Allemands (université de Tübingen) et les Italiens mais pas par les Français.

Masse et dimensions

Le diamètre de Super-Pluton n'est pas connue, étant elle-même hypothétique, mais il a été évalué, à partir des simulations, à 10 000 km (au minimum) et 16 000 km (au maximum). Son diamètre se rapprocherait donc énormément de la Terre (12 756 km), et donc plus grand que tous les corps déjà découverts au delà de Neptune. Elle est cependant très grande en comparaison des planètes naines^[8].

Sa masse serait cependant plus faible que la masse terrestre. Elle est estimée entre 0,3 et 0,7 masse terrestre^[9].

Orbite

En comparaison des planètes du système solaire, l'orbite de Super-Pluton devrait être fortement inclinée par rapport au plan de l'écliptique (entre 20° et 40°). Les orbites des planètes sont quasi-circulaires et co-planaires de l'écliptique (seule Mercure possède une orbite inclinée (7°) et excentrique (0,2) de manière significative). Alors que ce corps posséderait une orbite extrêmement excentrique, se situant au minimum à 80 ua (ce qui représente déjà une distance importante que peu d'objets épars connus atteignent) pour dépasser les 270 ua à son aphélie.

Objet de Kuiper

Surface imaginaire de Sedna. Super-Pluton pourrait avoir une surface semblable.

Vu la distance auquel ce corps devrait s'établir autour du Soleil, il devrait beaucoup ressembler à ses congénères (les KBO et les Épars). Il devrait s'agir d'un monde glacé avec une surface ayant beaucoup de ressemblances avec la planète naine Pluton, principalement composée d'un mélange d'hydrocarbures légers (comme le méthane), d'ammoniac et de glace d'eau (composition de la majorité des corps de la ceinture de Kuiper)^[10].

D'après Patryk Lykawka, cette planète serait en réalité constituée « d'un corps rocheux entouré de plusieurs couches de glace ». Il a ajouté que « comme elle était très froide, sa surface devrait être composée de glace, d'ammoniac glacé et de méthane »^[11].

Vu la distance, il s'agirait d'un corps dont la surface doit être extrêmement froide, au maximum à 50 kelvins^[12] (température commune dans la ceinture de Kuiper, mais étant un objet épars, il se peut que sa température soit encore plus basse).

Une planète de la zone des géantes

Un tel corps devait se trouver, 8 millions d'années après la naissance du Système Solaire, dans la zone des géantes gazeuses, plus précisément à proximité de Jupiter. À l'époque cependant, cette dernière était plus petite mais, en se formant au sein du nuage de poussière qui régnait alors dans le système solaire, sa masse augmenta jusqu'au jour où elle fut telle qu'elle éjecta Super-Pluton au-delà même de la ceinture de Kuiper^[13].

Cette déstabilisation aurait perturbé l’organisation de la ceinture de Kuiper vers 40 à 50 UA et aurait donné naissance à la falaise de Kuiper. Il est difficile d'expliquer pourquoi plusieurs corps sont tout à fait inclinés et ont des orbites allongé (plus excentrique) dans des distances entre environ 40 et 50 ua. En fait, en considérant l'architecture du système solaire (8 planètes, la dernière étant Neptune), les astronomes s'attendaient à trouver des corps de Kuiper dans cette région surtout dans des orbites presque circulaires et étant couché autour du même plan du système solaire. Une autre remarque est que ces corps dans la région 40-50 ua peuvent représenter les restes de planétésimaux qui se sont formés localement il y a plus de 4 milliards d'années. Donc ces objets offrent des indices uniques sur l'origine et l'évolution du système solaire. Et en prenant en compte la perturbation gravitationnelle d'une planète extérieure, Patryk Sofia Lykawka avait constaté que cette planète pourrait remarquablement bien expliquer les orbites de ces éparts pendant la première phase du système solaire (il y a plus de 4 milliards d'années). Autrement dit, la planète a perturbé les orbites de plusieurs objets de Kuiper dans la région dite aujourd'hui de la « falaise de Kuiper » et ses derniers auraient acquis des orbites plus excentriques et inclinées^[14].

Une planète qui appartenait à une autre étoile ?

Les scénarios de la capture du corps lorsque son étoile passait trop prêt du Soleil est une théorie contraignante. Pour que ce scénario marche, une étoile doit passer tout près du système solaire quand celui-ci était très jeune, peut-être quand celui-ci avait seulement quelques million d'années. Cependant, si une étoile était passée pendant ces premier temps, les objets de Kuiper ne se seraient pas encore formés. Et plus, la croissance de ces corps aurait été interrompue, de par les perturbations gravitationnelles importantes ainsi provoquées par l'approche de l'étoile. On peut objecter que les « TNO » pourraient alors se reformer très rapidement par l'instabilité gravitationnelle ainsi provoquée, mais ce mécanisme est beaucoup trop « défavorable » dans la théorie de la formation de la ceinture Kuiper^[15].

Planète ou planète naine?

En principe elle pourrait être cataloguée comme planète parce que celle-ci dominerait gravitationellement sa région orbitale cependant, d'après Patryk Lykawka, « il n'est pas possible de répondre à cette question à coup sûr, parce que plusieurs incertitudes sont possibles ».

Ces incertitudes sont : la masse totale de la ceinture de Kuiper, la masse exacte de cette planète, une définition plus claire de l'IAU parmi d'autres.

Plus particulièrement, il faut remarquer qu'il n'est pas possible de déterminer la masse exacte de cette planète, qui reste encore hypothétique à l'heure actuelle.

Selon les résultats, il serait possible (d'après le scientifique), qu'elle aurait jusqu'à plusieurs dizaines de fois la masse de la Terre. Elle serait déjà beaucoup plus massive que Pluton^[16].

Caractéristiques supposées

• Diamètre : entre 10 000 et 16 000 km, avoisinant celui de la Terre^[17]

• Masse : 30 à 70 % de la Terre
• Distance au soleil : 80 à 270 ua^[18]

Premières tentatives

En 2001, un rapport de Science News titra :

« L'orbite singulière d'une comète suggère une planète cachée... bien au-delà des neuf planètes connues un objet aussi massif que Mars pourrait avoir fait partie du système solaire et pourrait bien s'y trouver encore. »

— ^[19]

En 2002, deux astronomes argentins Mario Melita et Adrian Brunini, émirent l'hypothèse d'une planète supplémentaire de la taille de Mars qui pourrait être à l'origine de la falaise de Kuiper. Mais cette théorie connut quelques problèmes, car l'éjection des corps de la ceinture cométaire causée par cette jumelle de Mars, aurait connu un « équilibre » avec la planète Neptune, ce qui n'est pas le cas. Patryk Lykawka résout ce problème avec une planète plus lointaine mais aussi plus massive et plus grande^[20].

Trois points de la mise en évidence de cette planète (d'après Lykawka)

les principaux objets de kuiper (TNO).

Il y a 3 « mystères » principaux au sein de la ceinture Kuiper. Le point de départ de ma recherche a été motivé par les contraintes suivantes. Le modèle de Lykawa répond à ces mystères^[21].

Les éparts

Il est très difficile d'expliquer pourquoi plusieurs TNOS possèdent des orbites tout à fait inclinées et/ou allongées dans des distances entre environ 40 et 50AU, dans le prétendu « la région classique » de la ceinture. En outre, la preuve pour l'existence de deux sous-populations TNO avec des propriétés différentes dans la même région. La perturbation de gravitation du Neptune ne peut pas expliquer toutes ces caractéristiques, mais cette planète hypothétique pourrait perturber l'axe de nombreuses planètes.

La falaise de Kuiper

La ceinture de Kuiper.

La résonance 1:2 semble être une limite à la ceinture de Kuiper, au-delà de laquelle peu d'objets sont connus. On ignore s'il s'agit du bord extérieur de la ceinture classique ou juste du début d'une lacune très large. Des objets ont été découverts à la résonance 2:5, vers 55 UA, très en dehors de la ceinture classique qui sont pour la plupart extrêmement excentriques.

Historiquement, les premiers modèles de la ceinture de Kuiper suggéraient que le nombre de grands objets augmenterait d'un facteur deux au-delà de 50 UA^[22]. La chute brutale du nombre d'objets après cette distance, connue sous le nom de « falaise de Kuiper », fut complètement inattendue et reste inexpliquée en 2008.

Cette énigme est expliquée par la théorie d'« une nouvelle planète » qui démontre qu'un corps massif peut bloquer la ceinture. Ce processus est le même que pour Beta Pictoris et Fomalhaut.

Selon des observations et des études basées sur la statistique de découverte, il y a un manque de TNOS dans des orbites circulaires aux distances au-delà de 45AU. De plus, la diminution du nombre de TNOS du réservoir 40-50AU aux régions plus éloignées est trop brusque. En prenant en compte l'existence de cette planète, la ceinture Kuiper on peut entièrement expliquer le bord extérieur pour la première fois.

Découverte de corps particuliers

La structure orbitale entière de TNOS dans la ceinture Kuiper est très complexe. Il y a au moins 4 classes distinctes de TNOS avec des orbites diverses (de la circulaire à très allongé) et des inclinations jusqu'à 50 degrés à l'heure actuelle. Particulièrement le groupe de TNOS dont les orbites sont « détachées » du système solaire. C'est-à-dire leur distance la plus proche au Soleil le long de leurs orbites est trop loin pour subir n'importe quelle perturbation importante du Neptune. Ainsi, il est très difficile de comprendre l'origine de TNOS isolés et d'autre TNOS dans des orbites particulières (un exemple célèbre est l'objet Sedna). D'autre part, le modèle de lykawka peut reproduire la distribution orbitale de la ceinture Kuiper avec ses quatre classes principales de TNOS. En effet, leur structure orbitale et plusieurs autres caractéristiques sont reproduits à un niveau détaillé sans précédent. Cela inclut aussi une explication à TNOS dans des orbites particulières, comme Éris, 2004 XR190, 2000 CR105 et Sedna.

Des signes auprès de Sedna

Sedna vue d'artiste.

L'étrange orbite de Sedna, une planète naine située entre la ceinture de Kuiper et le nuage de Hills, présente des irrégularités qui pourraient constituer les signes de la présence d'une planète perturbant son orbite^[23]. Les études de Patryk Lykawka pour déterminer l'orbite de la planète hypothétique se sont basées sur l'étrange orbite de Sedna et pour établir une simulation.

Cette simulation répond au mécanisme de Kozai impliquant les effets de résonance qui ont modelé la répartition actuelle des planètes entourant le Soleil. Elle est de plus en accord avec la dynamique du système solaire, la masse de la Ceinture de Kuiper et la position de Neptune^[24].

La simulation

Lykawka a utilisé deux des codes informatiques orbitaux pour résoudre les équations de mouvement d'un système de planètes et de petits corps dans le système solaire. Ces codes ont été utilisés dans d'autres recherches par d'autres chercheurs aussi. Après l'installation des conditions initiales et le modèle incluant les planètes + la planète hypothétique + des milliers de petits corps (représentant les objets de ceinture Kuiper primordiaux), il a exécuté des centaines d'utilisation de simulations sur la moyenne de 40 PC ordinaires distribués dans des réseaux à l'université.

En résumé, ceux-ci sont les résultats principaux de mon modèle :

• Il reproduit la distribution orbitale entière de la ceinture Kuiper à un niveau détaillé sans précédent.

C'est-à-dire les quatre classes principales de TNOS, leur structure orbitale et plusieurs autres caractéristiques sont reproduites. Cela inclut aussi une explication des TNOS qui ont des orbites particulières, comme Eris, 2004 XR190, 2000 CR105 et Sedna.

• Il explique l'excitation orbitale de TNOS dans la région 40-50AU avec la structure orbitale finale remarquablement semblable aux observations.
• Il explique entièrement la ceinture Kuiper le bord extérieur.
• Il offre plusieurs prédictions, comme l'existence possible d'une planète extérieure résidente dans le système solaire et les nouveaux types de TNOS dans des orbites plus inclinées et/ou plus éloignées. C'est très utile de tester le modèle et motiver des observations futures^[25].

Références

1. ↑ spacEurope
2. ↑ Interview sur la planète hypothétique
3. ↑ http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=5119
4. ↑ Pga du site Harbor
5. ↑ http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4062725452/kabegamicom-22/
6. ↑ Liste des articles, livres et magasines
7. ↑ Ciel et espace de mars 2008, Introduction
8. ↑ Comparaison des planètes naines
9. ↑ op. cit., tableau « Carte d'identité de la Super-Pluton »
10. ↑ K. Altwegg, H. Balsiger, J. Geiss, « Composition of the Volatile Material in Halley's Coma from In Situ Measurements », dans Space Science Reviews, vol. 90, n^o 1-2, octobre 1999, p. 3-18 [lien DOI] 
11. ↑ "Because of the very cold temperature, its surface would be covered with ice, icy ammonia and methane"
12. ↑ D. C. Jewitt, J. Luu, « Crystalline water ice on the Kuiper belt object (50000) Quaoar », dans Nature, vol. 432, 9 décembre 2004, p. 731-733 [lien DOI] 
13. ↑ op. cit., chapitre « Née parmi les géantes »
14. ↑ Pga du site Harbor
15. ↑ Pga du site Harbor
16. ↑ Pga du site Harbor
17. ↑ (en) An Unknown Planet in the Outskirts of the Solar System ? sur Site de l'Université de Kobe, 03 2008. Consulté le 26 oct 2008
18. ↑ op. cit., tableau « Carte d'identité de la Super-Pluton »
19. ↑ Science News du 7 avril 2001
20. ↑ Ciel et espace, mars 2008
21. ↑ Interview sur la planète hypothétique
22. ↑ E. I. Chiang, M. E. Brown, « Keck pencil-beam survey for faint Kuiper belt objects », dans The Astronomical Journal, vol. 118, n^o 3, septembre 1999, p. 1411-1422 [lien DOI]  Article disponible sur arXiv : astro-ph/9905292. (en)
23. ↑ Evidence Mounts For Companion Star To Our Sun
24. ↑ http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/peut-etre-une-planete-au-dela-de-pluton_14814/
25. ↑ Interview

Référence écrite

• Ciel et espace, mars 2008

Voir aussi

Images d'artiste

• Vision d'artiste (1)
• Vision d'artiste (2)
• Vision d'artiste (3)

Articles connexes

• Perséphone (planète)
• Planète X
• (90377) Sedna
• Planètes hypothétiques
• Terre jumelle

Liens externes

• Détail de la simulation
• Détail de la simulation (2)
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