Un étudiant au doctorat de l'Université du Michigan a enregistré deux éléments de preuve qui pourraient soutenir l'existence d'une planète qui pourrait faire partie de notre système solaire, au-delà de Neptune.

Certains astronomes pensent que cette prétendue planète, appelé Planète Neuf, existe à cause de la façon dont certains objets dans l'espace, appelés "Objets Trans-Neptuniens, " ou les TNO, se comporter. Ces TNO sont des objets rocheux plus petits que Pluton qui orbitent autour du soleil à une distance moyenne plus grande que Neptune. Mais les orbites des plus éloignés de ces TNO – ceux dont la distance moyenne du soleil est plus de 250 fois supérieure à la distance de la Terre – semblent pointer dans la même direction. Cette observation a d'abord conduit les astronomes à prédire l'existence de la planète neuf.

Pour que ces TNO soient alignés sur les orbites qu'ils occupent actuellement en raison de l'influence de Planet Nine, les astronomes disent, ils auraient été dans le système solaire depuis plus d'un milliard d'années. Cependant, certains astronomes pensent dans ce laps de temps, certains de ces objets auraient dû soit s'écraser sur une autre planète, été jeté au soleil, ou ricoché dans l'espace par la force gravitationnelle d'autres planètes.

La recherche U-M, dirigé par Juliette Becker, un étudiant diplômé du département d'astronomie, consistait en un grand nombre de simulations informatiques, qui a révélé deux conclusions sur ces TNO. D'abord, les chercheurs ont établi une version de Planet Nine qui ferait très probablement que notre système solaire ressemblerait à ce qu'il est actuellement, en empêchant les TNO d'être détruits ou jetés hors du système solaire. Seconde, les simulations prédisent qu'il existe un processus qu'ils appellent « le saut de résonance » par lequel un TNO saute entre des orbites stables. Ce processus peut empêcher les TNO d'être éjectés du système solaire.

Dans chaque simulation individuelle, les chercheurs ont testé différentes versions de Planet Nine pour voir si cette version de la planète, avec ses forces gravitationnelles, abouti à la même version du système solaire que nous voyons aujourd'hui.

"À partir de cet ensemble de simulations, nous avons découvert qu'il existe des versions préférées de Planet Nine qui permettent au TNO de rester stable plus longtemps, donc cela augmente fondamentalement la probabilité que notre système solaire existe comme il le fait, " a déclaré Becker. " Grâce à ces simulations informatiques, nous avons pu déterminer quelle réalisation de la planète neuf crée notre système solaire - toute la mise en garde ici étant, si la planète neuf est réelle."

Le groupe, qui comprend les professeurs de physique UM David Gerdes et Fred Adams ainsi que l'étudiante diplômée Stephanie Hamilton et Tali Khain de premier cycle, a également examiné la résonance de ces TNO avec Planet Nine. Une résonance orbitale se produit lorsque les objets d'un système exercent périodiquement des forces gravitationnelles les uns sur les autres, ce qui amène les objets à s'aligner selon un motif.

Dans ce cas, les chercheurs ont découvert qu'à l'occasion, Neptune fera sortir un TNO de sa résonance orbitale, mais au lieu d'envoyer ce TNO dans le soleil, hors du système solaire ou dans une autre planète, quelque chose attrape ce TNO et le confine dans une résonance différente.

"Le but ultime serait de voir directement la planète neuf, de prendre un télescope, pointez-le vers le ciel, et voir la lumière réfléchie du soleil rebondir sur la planète neuf, " dit Becker. " Comme nous n'avons pas encore pu le trouver, malgré beaucoup de gens qui cherchent, nous sommes coincés avec ce genre de méthodes indirectes."

Les astronomes ont également un autre TNO nouvellement découvert à inclure dans leurs méthodes indirectes de détection de Planet Nine. La collaboration Dark Energy Survey, un grand groupe de scientifiques dont plusieurs scientifiques U-M, a découvert un autre TNO qui a une inclinaison orbitale élevée par rapport au plan du système solaire :il est incliné d'environ 54 degrés par rapport au plan du système solaire.

Dans une analyse de ce nouvel objet, Becker et son équipe ont découvert que cet objet subit également des sauts de résonance en présence de Planet Nine, montrant que ce phénomène s'étend à des orbites encore plus inhabituelles.