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Définition d'une planète Ecrit en collaboration avec Michael E. Brown de Caltech, dessins planétaires de T.Lombry Introduction Qu'est-ce qu'une planète ? Ainsi que nous l'avons expliqué dans les généralités, jusqu'en 2006 l'Académie Nationale des Sciences américaine définissait une planète comme étant un corps de moins de 2 masses joviennes gravitant autour d'une étoile. Mais cette définition sous-entendait que tous les petits astéroïdes devaient être considérés comme des planètes, or ce n'est pas le cas... Suite à cette confusion, en 2003 Sedna fut temporairement décrétée comme la 10eme planète du système solaire puis perdit son titre... Comment une planète peut-elle ainsi voir son titre usurper ?
La question serait-elle liée à la taille minimale de l'astre ? Pas uniquement. De quelles propriétés peut-il s'agir ? Je vous laisse y réfléchir quelques secondes. D'un autre côté nous n'avons pas réellement besoin d'une définition car ce mot est tellement commun que même un enfant en âge de raison comprend très bien de quoi il s'agit et fait bien la distinction entre une étoile et une planète. Mais tout astronome a besoin de construire une définition scientifique qui peut s'avérer parfois assez éloignée de la définition communément admise. Quatre définitions Nous allons devoir faire une distinction entre la signification populaire du mot "planète" et tout le charroi historico-culturel qu'elle véhicule et sa définition purement scientifique. Michael Brown et ses collègues de Caltech, très impliqués dans la découverte des KBO ont trouvé 4 définitions du mot "planète", allant du plus simple mais non moins rigoureux au plus complexe : 1. Point vue purement historique. Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton sont des planètes et aucune autre de plus. Mais confrontée aux scientifiques, cette définition échoue lamentablement à définir son objet d'étude. En effet, que devons-nous faire si un jour nous découvrons une planète plus grosse que Pluton ?
3. La sphère gravitationnelle. Tout objet arrondi en raison de sa force gravitationnelle, qui ne produit pas sa propre lumière et qui gravite directement autour du Soleil, et par extension d'une étoile, est une planète. Cette définition est très différente et fait appel à des propriétés physiques. Elle est scientifique, également valide historiquement et par la plus grande coïncidence elle détermine une ligne de démarcation entre les objets arrondis et ceux en forme de "patate" juste un peu plus petits que Pluton. Pourrait-on alors utiliser cette définition et considérer qu'une planète est un astre arrondi qui ne fait que réfléchir la lumière de son étoile ? Dans ce cas nous devons admettre que Sedna et Quaoar ainsi que l'astéroïde Cérès et probablement quelques KBO sont par définition des planètes. Pour Michael Brown si cet amendement est le seul prix à payer pour obtenir une définition qui se base sur de solides arguments scientifiques, il est partant. Malheureusement, cette définition échoue également face à la question scientifique. Historiquement parlant le critère de sphéricité est apparu suite à une coïncidence. Cérès fut initiallement considérée comme une planète car c'était le seul objet que l'on avait découvert entre Mars et Jupiter. Comme son emplacement obéissait à la loi de Titius-Bode, tout le monde accepta ce nouveau membre comme un fait accompli. Jusqu'au jour où de nouveaux astéroïdes furent découverts et que les astronomes se rendirent compte qu'ils peuplait tout l'espace situé entre les deux planètes. Il s'en fallut de peu que le système solaire contienne dix mille planètes ! De statut de planète Cérès est donc passée à celui de membre de la Ceinture des astéroïdes.
D'un autre côté, le critère physique à son importance car la sphéricité est étroitement liée à la masse et donc à la taille du corps. Il serait donc intéressant de conserver ce critère qui décrit une classe particulière d'objets du système solaire. Mais si historiquement toutes les planètes se sont avérées rondes, tout scientifique sait bien que tous les objets ronds ne sont pas des planètes, sans quoi il y aurait des luminaires parmi les planètes... voyez ce que je veux dire (cf la Bible et sa référence au Soleil). Nous devrions trouver un meilleur mot pour décrire ces objets. Sphéroïdes ? Gravisphères ? Aujourd'hui ces objets n'existent pas dans le cortège planétaire et les astronomes préfèrent utiliser le néologiste "planétoïde" pour décrire un objet rond en orbite autour du Soleil. Toutes les planètes sont des planétoïdes mais tous les planétoïdes ne sont pas des planètes. 4. Les classes de populations. Cette définition du terme "planète" est la plus complexe mais également la plus satisfaisante d'un point de vue scientifique. Une population est un ensemble d'individus appartenant à la même espèce. Dans notre contexte il s'agit d'un ensemble d'objets solitaires partageant les mêmes propriétés. Sachant cela, l'une des populations les plus connues est la Ceinture des astéroïdes. Sa population est localisée dans une zone délimitée de l'espace et contient des corps dans une gamme continue de dimensions allant de l'objet modérément grand (Cérès, 950 km) en passant par la poignée d'objets plus petits (Vesta, Pallas, Hermione, ~550 km) jusqu'à l'immense quantité d'objets extrêmement petits (rochers, particules de poussières). Les individus solitaires sont très différents. Dans leur région de l'espace, ils sont soit isolés (comme la Terre) soit font partie d'un ensemble d'objets beaucoup plus petits (par exemples les astéroïdes NEA) sans population continue entre eux, à l'inverse de ce qu'on observe par exemple dans la Ceinture des astéroïdes. La taille entre deux astéroïdes n'est jamais supérieure à un facteur 2. A l'inverse, entre la Terre (12756 km) et disons l'astéroïde Ganymède (41 km) qui ère dans la région, la différence atteint un facteur 311 ! De Mercure à Neptune, les planètes font partie des individus solitaires par définition. Pluton et Quaoar n'en font pas partie. Récemment, suite à la découverte des KBO, les planétologues se sont rendus compte que Pluton est de toute évidence membre de la population de la Ceinture de Kuiper car il présente les mêmes caractéristiques orbitales que Quaoar, 2004 DW ou Varuna par exemple qui sont légèrement plus petits.
Et que devient Sedna ? Ainsi que nous l'avons dit dans l'article qui lui est consacré, comme toute déesse elle réside à part dans son royaume. Sedna est à ce jour la seule représentante connue à cette vitesse orbitale. Les astronomes pensent toutefois qu'ils devraient bientôt découvrir d'autres corps similaires. Michael Brown suggère donc de classer Sedna parmi les membres d'une grande population en devenir telle que les "Objets du Nuage interne de Oort" plutôt que tel un objet solitaire mais certainement pas comme une planète. Cette classification évite de faire marche arrière dans dix ans et de devoir reclasser Sedna lorsque les astronomes découvriront d'autres objets de cette famille ! Etant donné qu'il existe une distinction scientifique claire entre les individus solitaires et les membres des grandes populations, il n'est pas inutile d'inventer des mots pour décrire ces objets. Nous pouvons décrire les grandes populations de petits corps en fonction de leur population (Ceinture d'astéroïdes, Ceinture de Kuiper, Nuage interne de Oort, Nuage de Oort) tout en sachant très bien qu'il peut y avoir ses sous-ensembles dans ces populations (comme il en a dans tout classement). Que faire des individus solitaires ? N'y a-t-il pas de meilleur mot pour les qualifier que celui de "planète" ? Commentaires A la lumière de cette quatrième définition, examinons en détails la description du mot "planète". Tout d'abord, elle n'est pas "pire que la précédente" quoiqu'en disent certains critiques. De fait elle est plus complexe mais elle est scientifiquement plus claire et rassemblera probablement tout le monde autour d'une définition qui ne laisse planer aucun doute sur la nature des planètes. En effet, notre 4eme définition tient compte des populations. Elle est motivée scientifiquement parlant et bien fondée sur des arguments physiques objectifs. Mais la définition de "gravisphère" l'était tout autant.
Nous voici donc avec un concept du mot "planète". Tout objet du système solaire peut assez naturellement être classé soit comme individu solitaire soit comme membre d'une grande population. Les individus sont les planètes. Les populations ne sont pas des planètes. Cette définition épouse notre désir historique de distinguer les astéroïdes des planètes et satisfait notre curiosité scientifique. Aucune méthode de classement n'est parfaite. Une navette spatiale peut être classée à la rubrique Astronautique comme à Transport. On peut toujours imaginer (ou même trouver) des "scénarii pathologiques" comme les qualifie Michael Brown ou notre classification si laborieusement établie échouera. A l'inverse, les trois premières définitions sont beaucoup plus rigoureuses et ne devront jamais être affinées puisqu'elles excluent à peu près tout pour des raisons on ne peut moins scientifiques !
Culturellement, je me rappelle que l'annonce faite en 2003 que Sedna était la 10eme planète m'avait quelque peu surpris car je ne comprenais pas sur quel(s) critère(s) avait été fondé cette décision. Le temps a heureusement rétablit la donne. Malgré des années de débat, le statut de Pluton n'était toujours pas tranché et tous les astronomes ne partageaient pas l'idée de l'exclure du petit club fermé des planètes.
On ne pouvait pas dire qu'il s'agissait d'une planète "scientifique" parce qu'il n'existait pas encore de définition scientifique qui épouse à la fois les conditions rencontrées dans le système solaire et notre culture. Comme Michael Brown l'a écrit "pour une fois j'ai décidé de laisser gagner la culture. Nous, scientifiques, pouvons continuer nos débats, mais j'espère que nous serons globalement ignorés". 2006 : nouvelles résolutions de l'UAI La définition scientifique d'une planète restant approximative, 2500 astronomes du monde entier se sont réunis du 14 au 25 août 2006 sous les auspices de la 26eme Assemblée Générale de l'Union Astronomique Internationale (GA-XXVI) pour clôturer deux années de discussions sur le sujet. Cinq résolutions étaient à l'ordre du jour parmi lesquelles la théorie de la précession et les définitions de l'écliptique ainsi que d'une planète. La Résolution 5A proposée par l'UAI définit une planète comme suit : "Une planète est un corps céleste qui (a) orbite autour du Soleil, (b) qui possède une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps rigide et le maintienne en équilibre hydrostatique (forme ronde), et (c) qui ait éliminé tout corps se déplaçant sur une orbite proche." En suspens, la définition de l'UAI signifie qu'un corps doit présenter une masse d'au moins 5x1020 kg et un diamètre d'au moins 800 km pour être considéré comme une planète. Mais ce n'est pas tout. Le barycentre ou centre de gravité du système doit également se situer en dehors de l'astre primaire. Par extension, tout corps répondant à ces critères et gravitant autour d’une autre étoile est qualifiée d’exoplanète. Mais l'UAI ne dressait pas encore la liste des planètes qui devait faire l'objet d'une 6eme résolution. Y en aurait-il 8 en excluant Pluton, 9 en ignorant les nouveaux KBO ou fallait-il élargir le nombre de planètes à 12 ou 24 en comptant les plus gros KBO ? Les débats se sont poursuivis durant une semaine.
Le système solaire ne contient donc dorénavant que 8 planètes : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. L'UAI a également voté une 6eme résolution afin de créer une nouvelle classe d'objets : les planètes naines dont les premiers membres sont Pluton, Charon, Cérès, Sedna et 2003 UB313, cette dernière ayant été officiellement baptisée Eris en septembre 2006. Quant aux trucs mnémoniques, on peut bien entendu les conserver puisque ces astres existent toujours, en rappelant simplement que ses derniers membres sont des planètes naines. Dans une interview accordée au JPL fin août 2006, Michael Brown reconnut sa déception : "Bien sûr je suis déçu que Xéna n’ait pas été la dixième planète, mais je supporte sans le moindre doute cette décision difficile et courageuse de l’UAI. C’est scientifiquement la bonne chose à faire et un grand pas en avant en astronomie." Pour plus d'information Les résolutions du GAXXVI concernant la défnition d'une planète, UAI, 2006 IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution votes, UAI, 2006 Site Internet de Michael E. Brown, Caltech Définition d'une planète selon Gibor Basri, Caltech (l'inventeur des Planemos), 2003
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