Le terme de planète naine a été beaucoup ballotté ces dernières années. Faisant partie d’une triple catégorisation des corps en orbite autour du Soleil, le terme a été adopté en 2006 en raison de la découverte d’objets situés au-delà de l’orbite de Neptune et dont la taille était comparable à celle de Pluton. Depuis lors, il en est venu à être utilisé pour décrire de nombreux objets de notre système solaire, bouleversant l’ancien système de classification qui affirmait qu’il y avait neuf planètes.
Le terme a également entraîné sa part de confusion et de controverse, beaucoup remettant en cause son exactitude et son applicabilité à des corps comme Pluton. Néanmoins, l’UAI reconnaît actuellement cinq corps au sein de notre système solaire comme des planètes naines, six autres pourraient être reconnus dans les années à venir, et jusqu’à 200 ou plus pourraient exister dans l’étendue de la ceinture de Kuiper.
Définition:
Selon la définition adoptée par l’UAI en 2006, une planète naine est, « un corps céleste en orbite autour d’une étoile qui est assez massif pour être arrondi par sa propre gravité mais qui n’a pas dégagé sa région voisine des planétésimaux et n’est pas un satellite. Plus explicitement, il doit avoir une masse suffisante pour surmonter sa force de compression et atteindre l’équilibre hydrostatique. »
En substance, le terme est censé désigner tout objet de masse planétaire qui n’est ni une planète ni un satellite naturel et qui répond à deux critères fondamentaux. D’abord, il doit être en orbite directe autour du Soleil et ne pas être une lune autour d’un autre corps. Deuxièmement, il doit être suffisamment massif pour avoir acquis une forme sphérique sous l’effet de sa propre gravité. Et, contrairement à une planète, il ne doit pas avoir dégagé le voisinage de son orbite.
Taille et masse :
Pour qu’un corps s’arrondisse, il doit être suffisamment massif, au point que sa propre gravité soit la force dominante qui l’affecte. Ici, la pression interne créée par cette masse ferait en sorte qu’une surface atteigne une certaine plasticité, permettant aux hautes élévations de s’enfoncer et aux creux de se remplir. Cela ne se produit pas avec les corps plus petits dont le diamètre est inférieur à quelques kilomètres (comme les astéroïdes), qui sont dominés par des forces extérieures à leur propre gravité et ont tendance à conserver des formes irrégulières.
Pendant ce temps, les corps qui mesurent quelques kilomètres de diamètre – où leur gravité est plus importante mais pas dominante – ont tendance à être sphéroïdes ou « en forme de pomme de terre ». Plus le corps est gros, plus sa pression interne est élevée, jusqu’à ce que la pression soit suffisante pour vaincre sa résistance interne à la compression et qu’il atteigne l’équilibre hydrostatique. À ce stade, le corps est aussi rond qu’il peut l’être, compte tenu de sa rotation et des effets de marée. C’est la limite de définition d’une planète naine.
Cependant, la rotation peut également affecter la forme d’une planète naine. Si le corps ne tourne pas, il s’agira d’une sphère. Mais plus il tourne vite, plus il devient oblat ou même scalène. L’exemple extrême de ce phénomène est Haumea, qui est deux fois plus longue le long de son axe principal qu’aux pôles. Les forces de marée provoquent également un verrouillage tidal progressif de la rotation d’un corps, de sorte qu’il présente toujours la même face à son compagnon. Un exemple extrême de ce phénomène est le système Pluton-Charon, où les deux corps sont verrouillés tidalement l’un à l’autre.
Les limites supérieure et inférieure de taille et de masse des planètes naines n’ont pas été précisées par l’UAI. Et si la limite inférieure est définie comme l’obtention d’une forme d’équilibre hydrostatique, la taille ou la masse à laquelle un objet atteint cette forme dépend de sa composition et de son histoire thermique.
Par exemple, les corps constitués de silicates rigides (comme les astéroïdes rocheux) devraient atteindre l’équilibre hydrostatique à un diamètre d’environ 600 km et une masse de 3,4×1020 kg. Pour un corps constitué de glace d’eau moins rigide, la limite serait plus proche de 320 km et de 1019 kg. Par conséquent, il n’existe actuellement aucune norme spécifique pour définir une planète naine en fonction de sa taille ou de sa masse, mais elle est plutôt définie plus généralement en fonction de sa forme.
Dominance orbitale:
En plus de l’équilibre hydrostatique, de nombreux astronomes ont insisté pour qu’une distinction entre les planètes et les planètes naines soit faite en fonction de l’incapacité de ces dernières à « dégager le voisinage autour de leurs orbites ». En bref, les planètes sont capables d’éliminer les petits corps proches de leur orbite par collision, capture ou perturbation gravitationnelle (ou d’établir des résonances orbitales qui empêchent les collisions), alors que les planètes naines n’ont pas la masse requise pour le faire.
Pour calculer la probabilité qu’une planète dégage son orbite, les planétologues Alan Stern et Harold F. Levison (le premier est le chercheur principal de la mission New Horizons vers Pluton et le scientifique en chef de Moon Express) ont introduit un paramètre qu’ils ont désigné comme ? (lambda).
Ce paramètre exprime la probabilité qu’une rencontre entraîne une déviation donnée de l’orbite d’un objet. La valeur de ce paramètre dans le modèle de Stern est proportionnelle au carré de la masse et inversement proportionnelle à la période, et peut être utilisée pour estimer la capacité d’un corps à dégager le voisinage de son orbite.
Des astronomes comme Steven Soter, le scientifique en résidence de NYU et un associé de recherche à l’American Museum of Natural History, ont préconisé d’utiliser ce paramètre pour différencier les planètes et les planètes naines. Soter a également proposé un paramètre qu’il appelle le discriminant planétaire – désigné par µ (mu) – qui est calculé en divisant la masse du corps par la masse totale des autres objets qui partagent son orbite.
Planètes naines reconnues et possibles :
Il existe actuellement cinq planètes naines : Pluton, Eris, Makemake, Haumea et Cérès. Seules Cérès et Pluton ont été suffisamment observées pour entrer indiscutablement dans cette catégorie. L’UAI a décidé que les objets trans-neptuniens (TNO) non nommés dont la magnitude absolue est plus brillante que +1 (et dont le diamètre minimal est mathématiquement délimité à 838 km) doivent être nommés planètes naines.
Les candidats possibles actuellement à l’étude sont Orcus, 2002 MS4, Salacia, Quaoar, 2007 OR10 et Sedna. Tous ces objets sont situés dans la ceinture de Kuiper ou le disque épars ; à l’exception de Sedna, qui est un objet détaché – une classe spéciale qui s’applique aux TNO dynamiques dans le système solaire extérieur.
Il est possible qu’il y ait 40 autres objets connus dans le système solaire qui pourraient être classés à juste titre comme des planètes naines. Selon les estimations, on pourrait trouver jusqu’à 200 planètes naines lorsque toute la région connue sous le nom de ceinture de Kuiper est explorée, et ce nombre pourrait dépasser les 10 000 lorsque les objets dispersés en dehors de la ceinture de Kuiper sont pris en compte.
Contention:
Au lendemain de la décision de l’UAI concernant la définition d’une planète, un certain nombre de scientifiques ont exprimé leur désaccord avec la résolution de l’UAI. Mike Brown (le chef de l’équipe de Caltech qui a découvert Eris) est d’accord avec la réduction du nombre de planètes à huit. Cependant, des astronomes comme Alan Stern ont émis des critiques sur la définition de l’UAI.
Stern a soutenu que, un peu comme Pluton, la Terre, Mars, Jupiter et Neptune n’ont pas entièrement dégagé leurs zones orbitales. La Terre tourne autour du Soleil avec 10 000 astéroïdes géocroiseurs, ce qui, selon Stern, contredit l’idée qu’elle a dégagé son orbite. Jupiter, quant à lui, est accompagné d’un nombre impressionnant de 100 000 astéroïdes troyens sur sa trajectoire orbitale.
C’est ainsi qu’en 2011, Stern désignait encore Pluton comme une planète et acceptait les autres planètes naines telles que Cérès et Éris, ainsi que les plus grosses lunes, comme des planètes supplémentaires. Cependant, d’autres astronomes ont contredit cette opinion en affirmant que, loin de ne pas avoir dégagé leurs orbites, les planètes majeures contrôlent complètement les orbites des autres corps situés dans leur zone orbitale.
Un autre point de discorde concerne l’application de cette nouvelle définition aux planètes situées en dehors du système solaire. Les techniques d’identification des objets extrasolaires ne peuvent généralement pas déterminer si un objet a « dégagé son orbite », sauf indirectement. Par conséquent, une définition « de travail » distincte pour les planètes extrasolaires a été établie par l’UAI en 2001 et comprend le critère suivant : « La masse/taille minimale requise pour qu’un objet extrasolaire soit considéré comme une planète devrait être la même que celle utilisée dans le système solaire. »
Au delà du contenu de la décision de l’UAI, il y a aussi la controverse entourant le processus de décision lui-même. Essentiellement, le vote final a impliqué un pourcentage relativement faible de l’Assemblée générale de l’AIU – 425 sur 9000, soit moins de 5%. Cela est dû en partie au moment du vote, qui a eu lieu le dernier jour de l’événement de dix jours, alors que de nombreux membres étaient déjà partis.
Cependant, les partisans de la décision soulignent qu’un échantillonnage de 400 représentatifs sur une population de 9000 donne statistiquement un résultat avec une bonne précision. Ergo, même si seulement 4-5% des membres ont voté en faveur du reclassement de Pluton, le fait que la majorité desdits membres aient été d’accord pourrait être considéré comme un échantillonnage de l’opinion de l’AIU dans son ensemble.
Il y a aussi la question des nombreux astronomes qui n’ont pas pu assister à la conférence ou qui ont choisi de ne pas faire le voyage à Prague. L’astronome Marla Geha a également précisé que tous les membres de l’Union n’étaient pas nécessaires pour voter sur la question de la classification, et que seuls ceux dont le travail est directement lié aux études planétaires devaient être impliqués.
En dernier lieu, la NASA a annoncé qu’elle utiliserait les nouvelles directives établies par l’UAI, ce qui constitue un soutien ou du moins une acceptation de la position de l’UAI. Néanmoins, la controverse entourant la décision de 2006 est loin d’être terminée, et nous pouvons nous attendre à de nouveaux développements sur ce front à mesure que d’autres « planètes naines » sont découvertes et désignées.
Comprendre ce qu’est une planète naine selon l’UAI est assez facile, mais faire entrer le système solaire dans un système de classification à trois niveaux s’avérera de plus en plus difficile à mesure que notre compréhension de l’univers augmente et que nous sommes capables de voir de plus en plus loin dans l’espace.
Nous avons écrit de nombreux articles sur les planètes naines pour Universe Today. En voici un sur les planètes naines, et en voici un sur les raisons pour lesquelles Pluton n’est plus une planète.
Astronomy Cast a également un épisode entièrement consacré aux planètes naines. Écoutez ici, l’épisode 194 : Les planètes naines.
Pour plus d’informations, consultez l’aperçu du système solaire de la NASA : Planètes naines, le Guide d’exploration du système solaire sur les planètes naines, et la page de Mike Brown sur les planètes naines.
Voici la liste de toutes les planètes naines connues et de leurs lunes. Nous espérons que vous trouverez ce que vous cherchez :
Planètes naines reconnues :
- Ceres
- Pluton
- Charon
- Hydre
- Nix
- Haumea
- Makemake
- Eris
- Dysnomia
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Planètes naines possibles :
- Orcus
- Quaoar
- 2007 OR10
- Sedna
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