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Posté par Redbran le Jeudi 25/02/2016 à 00:00
A la recherche de la neuvième planète
En utilisant les observations de la sonde Cassini, une équipe d'astronomes français de l'Observatoire de Paris (Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides - IMCCE: Observatoire de Paris / CNRS / UPMC / université Lille 1), et de l'Observatoire de la Côte d'Azur (Laboratoire GeoAzur: OCA / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) de Nice-Sophia Antipolis / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / IRD) parviennent à préciser les positions possibles d'une 9e planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...) dans le système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis...). Ce résultat fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) d'un article scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) paru le 22 février 2016 dans Astronomy & Astrophysics letters.

Les objets de la ceinture de Kuiper (La ceinture de Kuiper (parfois appelée ceinture d'Edgeworth-Kuiper, ['kœj.pər] en néerlandais), est une zone du système solaire s'étendant...), petits corps similaires à Pluton (Pluton, dont la désignation officielle est (134340) Pluton, est la deuxième plus grande planète naine connue du système solaire et le 10e plus grand astre connu orbitant...) au-delà deNeptune, présentent une répartition particulière qu'il est difficile d'expliquerpar le simple hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause...).

C'est ce qui a conduit Konstantin Batygin et Mike Brown (Caltech/USA) àproposer dans un article paru le 20 janvier 2016 dans Astronomical Journal,l'existence d'une neuvième planète de 10 masses terrestres dont les perturbations sur les objets de Kuiper aurait pu conduire à leur distribution actuelle. Par des simulations numériques, ils ont déterminé l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) possible de cette planète. Pour permettre de reproduire la distribution observée des objets de Kuiper, cette orbite, avec un demi grand axe (En géométrie, le grand axe d'une ellipse est un paramètre utilisé pour décrire la dimension de cette conique. Le demi-grand axe est la moitié du grand axe.) de 700 UA, doit être très excentrique (e=0.6) (voir Figure 2) et inclinée (i=30), mais aucune contrainte sur la position actuelle de cette planète n'est proposée par l'étude de Batyginet Brown. Ceci ne facilite pas la tâche des observateurs qui doivent scruter toutes les directions possibles en longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) sur 360° pour tenter de l'apercevoir.

Depuis 2003, A. Fienga (Astronome à l'Observatoire de la Côte d'Azur), J. Laskar (Directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...) CNRS à l'Observatoire de Paris), et leur équipe, développent les éphémérides planétaires INPOP1, qui permettent de calculer le mouvement des planètes dans le système solaire avec la plus grande précision.

En particulier, grâce aux données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs...) Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale...) (NASA / ESA / ASI), ladistance entre la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...) et Saturne est connue avec une incertitude de l'ordrede 100 m. Les chercheurs ont alors eu l'idée d'utiliser ces données pour tester la possibilité de rajouter une neuvième planète dans le système solaire, comme il a été proposé par Batygin et Brown.


Fig 1. - Analyse des données radio de la sonde Cassini qui fournissent une mesure très précise de la distance Terre-Saturne, avec un résidu de 75 m.

Si on rajoute la 9ème planète dans le modèle, les écarts entre calcul et observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...) se dégradent considérablement (en bleu). Après réajustement de tous les paramètres du système solaire, ces différences sont fortement réduites (en rouge). Un excès de résidus de plus de 10% après ajustement est le signe de non existence de la planète (zone grise) (voir Fig.2). Dans l'étude publiée le 22 février 2016 dans Astronomy & Astrophysics letters,l'équipe française montre que selon la position de la planète par rapport à son périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète, etc.) qui est le plus rapproché du Soleil (grec : helios) autour...) ("true anomaly" sur la figure 1 ), cette planète induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en...) des perturbations sur l'orbite de Saturne qui peuvent être détectées par l'analyse des données de la sonde Cassini, en orbite autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de Saturne depuis 2004.Les chercheurs ont pu calculer cet effet induit par la 9e planète et comparerl'orbite perturbée aux données de Cassini. Pour des directions par rapport aupérihélie inférieures à 85° ou supérieures à - 65°, les perturbations induites parla 9e planète sont incompatibles avec les distances observées par la sondeCassini, de même que pour des directions entre -130° et -100° (Fig. 1).Ce résultat permet d'exclure une moitié des directions en longitude danslaquelle la planète ne peut pas se trouver (Fig. 2).D'autre part, il apparait que pour certaines directions, l'ajout de la 9e planètediminue les écarts entre le modèle calculé par les astronomes et les distances observées, par rapport à un modèle qui ne comprendrait pas cette neuvième planète. Ceci rend plausible la présence de celle-ci dans une zone compriseentre 108° et 129° par rapport au périhélie, avec un maximum de probabilitépour 118°(Fig. 2).


Fig. 2 - Orbite pour une possible neuvième planète (Batygin & Brown 2016).
L'analyse des données de la sonde Cassini permet de définir des zones interdites (en rouge) où les perturbations créées par la planète sont incompatibles avec les observations, et une zone probable (en vert) où l'introduction de la planète améliore le modèle de prédiction des distances Terre-Saturne en réduisant les différences entre les calculs et les données de Cassini. Le minimum de résidu, et donc l'emplacement le plus probable pour une planète, est donné en P9. Les échelles sont en unités astronomiques (AU).

L'existence d'une neuvième planète ne pourra être confirmée que par sonobservation directe, mais en restreignant les directions possibles de recherche,l'équipe française apporte une importante contribution dans cette quête.

Référence: Constraints on the location of a possible 9th planet derived from the Cassinidata, in A&A Letters, A. Fienga, J. Laskar, H. Manche, M.Gastineau.

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Source: Observatoire de Paris