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Pluton n'est pas une planète

Mais c'est pas grave

Lecture de 8 Minutes

Depuis le début du vingtième siècle, l’Union Astronomique Internationale (UAI) — une organisation réunissant des astronomes du monde entier — définit les nomenclatures et les conventions de nommage des corps planétaires utilisées par les astronomes. Ce travail permet de faciliter la communication entre les différents observatoires, en s’assurant que tout le monde utilise les mêmes mots pour parler des mêmes choses.

En août 2006, l’UAI a décidé de formaliser la définition du terme « planète ». La définition qui a été retenue est la suivante : Une planète est un objet qui :

  • est en orbite autour du Soleil ;
  • est en équilibre hydrostatique (i.e. est presque sphérique) ;
  • a nettoyé le voisinage de son orbite.

Les astronomes ont par la même occasion défini une nouvelle catégorie d’objets : les planète naines. Ces corps planétaires remplissent les deux premiers critères pour être une planète mais pas le troisième, et ne sont pas en orbite autour d’une planète.

D’après ces définitions, le système solaire comporte huit planètes, et Pluton n’est pas une planète mais plutôt une planète naine. Cette définition a causé l’émoi de nombreuses personnes, notamment aux États-Unis, pays depuis lequel Pluton a été découverte. Certains ont vécu cette définition comme un « déclassement » de Pluton et militent pour que la définition du mot planète inclue Pluton.

Intermède historique

Au 18e siècle, l’astronome Johann Bode avait remarqué que les planètes semblaient suivre une séquence géométrique. Mais dans cette séquence, il manquait une planète entre Mars et Jupiter. Bode et d’autres astronomes se sont mis en quête de trouver cette planète manquante. En 1801, alors qu’il cherchait à observer une certaine étoile, un autre astronome, Giuseppe Piazzi, a remarqué une autre étoile juste à côté qui se déplaçait : il venait de découvrir une nouvelle planète qu’il a baptisé Cérès.

Au cours des années qui ont suivi, d’autres objets ont été découverts avec des orbites entre celles de Mars et Jupiter. Comme pour Cérès, les corps célestes Juno, Pallas et Vesta ont été considérées comme étant des planètes au moment de leur découverte. Puis à partir de 1845, le rythme des découvertes de ces objets compris entre Mars et Jupiter s’est accéléré.

Au début des années 1850, une quinzaine d’objets étaient connus entre Mars et Jupiter. Ça devenait peu pratique de lister tous ces astéroïdes avec les planètes dans les almanachs. On a alors commencé à utiliser une nomenclature différente de celle des planètes pour désigner ces astéroïdes. En quelque sorte, on pourrait dire que Cérès a été déclassée de planète à astéroïde.

Pour couronner le tout, on s’est apperçu en 1855 que Cérès, Vesta et Juno sont plus petites que ce qu’on avait initialement cru. Piazzi avait initialement surestimé le diamètre de Cérès d’un facteur 6 ! Ces « planètes mineures » ont donc assez peu en commun avec les autres planètes.

Ce n’est donc pas qu’une question de nomenclature. Les astéroïdes sont assez semblables entre eux et assez différents des planètes. C’est donc pertinent de distinguer astéroïde et planète.

Mais pourquoi est-ce qu’ils ont décidé de formaliser la définition d’une planète ?

Avant 2006, il n’existait pas de définition formelle de ce qui constitue une planète. Une planète était simplement un des corps célestes qu’on avait décidé de désigner comme tel. Pendant longtemps, personne ne s’est vraiment posé la question, puisque tout le monde « savait » quels objets étaient des planètes et quels objets n’en étaient pas. Mais dès les années 90, il a commencé à y avoir un débat pour savoir si Pluton est une planète ou non, car elle est vraiment très différente des autres.

Au début des années 2000, avec l’amélioration des moyens d’observation, on a découvert de nouvelles planètes au delà de l’orbite de Neptune : Éris, Makémaké, Sedna, Gonggong,… Éris est même plus massive que Pluton, donc si Pluton est une planète, alors Éris doit en être une aussi.

Début 2006, il y avait 12 objets dans le système solaire qui pouvaient être désignés par le terme de « planète », et la liste de candidates à devenir des planètes s’alongeait. Il y a peut-être des centaines d’objets qui sont semblables à Pluton au delà de l’orbite de Neptune.

Comme on l’avait fait au 19e siècle avec les astéroïdes, plutôt que d’alonger à l’infini la liste des planètes, on a décidé de créer des catégories à part pour tous ces objets de taille intermédiaire récemment découverts.

Pluton n’a jamais été une planète

Au milieu du 19e siècle, on avait remarqué qu’Uranus ne suivait pas tout à fait les lois de la gravitation de Newton. Il y avait en effet des petites perturbations dans son orbite qui pouvaient s’expliquer par l’existence d’une huitième planète qu’on n’avait pas encore observé. Des astronomes se sont mis en quête de calculer la position exacte de cette huitième planète pour pouvoir l’observer.

Urbain le Verrier a envoyé le résultats de ses calculs à l’astronome Johann Gottfried Galle qui a constaté l’existence de cette huitième planète en septembre 1846. On a ainsi découvert Neptune.

Neptune aussi a des petites perturbations dans son orbite qui peuvent s’expliquer par la présence d’une neuvième planète sept fois plus massive que la Terre. Les astronomes ont donc cherché à faire pareil que pour découvrir Neptune.

En 1906, Percival Lowell et William Pickering se sont lancés dans la recherche de la « planète X » depuis l’observatoire construit par Lowell. Quelques années après la mort de Lowell, Clyde Tombaugh a été embauché par l’observatoire pour poursuivre cette recherche. En 1930, il a remarqué un point qui se déplaçait sur la voûte céleste. C’était Pluton.

L’année suivante, on a constaté que la masse de cette neuvième planète avait été largement sur-estimée. On estimait alors que Pluton et la Terre avaient environ la même masse. La masse de Pluton a été revue à la baisse plusieurs fois dans les décennies qui ont suivi et on sait aujourd’hui que la masse de Pluton représente 0.2% de la masse de la Terre.

Pluton a initialement été considérée comme étant une planète car on cherchait un objet avec les caractéristiques d’une planète (c’est-à-dire un objet très massif en orbite autour du Soleil). Lorsqu’on s’est apperçu que Pluton était en fait assez différente des autres planètes, on ne l’a pas immédiatement re-classifiée. En somme, Pluton a été rangée avec les planètes à cause d’hypothèses erronées.

Et vous ?

Supposez que vous avez affaire à une collection d’objets comme les ronds dans cette image, avec deux propriétées représentées sur deux axes, et une troisième propriété représentée par la taille des ronds. Comment est-ce que vous les classifieriez ?

Comment classifiez-vous ces objets ? Plusieurs bulles de tailles différentes sur un graphique avec deux axes. On ne sait pas ce que représentent les deux axes du graphe.

Est-ce que vous diriez que ces objets ont tous la même nature ? Peut-être que ces objets peuvent être répartis en trois catégories : les moyens proche de l’axe des abscisses, les gros à droite et les tout-petits en haut à gauche ? Ou bien deux catégories : le gros paquet de petits et les autres ? Peut-être que vous les classeriez autrement ?

Bien sûr, dans ce schéma, les huit bulles sur la droite sont les planètes. Les bulles en haut à gauche sont des planètes naines et des planétoïdes qui sont candidats pour être des planètes naines. L’axe des abscisses représente la masse de l’objet comparée à la masse de la Terre ($M_\oplus$) et l’axe des ordonnées représente le demi-grand axe de son orbite en unités astronomiques (UA). Enfin le diamètre de la bulle représente le diamètre de l’objet (avec une échelle logarithmique, sinon, on voit pas bien les planètes naines).

Les objets du système solaire. Même dessin que précédemment, mais chaque planète est identifiée et les axes sont décrits.

Si on considère la masse, le diamètre et la distance au Soleil, on voit que Pluton est assez différente des autres planètes, mais plutôt semblable à un paquet d’autres objets du système solaire. Mais ce qui fait vraiment la différence entre une planète et une planète naine, c’est le fait d’avoir nettoyé ou non son orbite.

Les astronomes ont défini le discriminant planétaire, noté $\mu$ qui représente la masse d’un objet divisée par la masse des autres objets dans la même orbite.

Discriminant planétaire des planètes et des planètes naines.

Ici, la séparation entre les planètes et les planètes naines est sans ambiguïté. Les planètes sont beaucoup plus lourdes que tous les autres objets dans leur voisinage réuni, c’est-à-dire que $\mu$ est beaucoup plus grand que $1=10^0$. Les planètes naines en revanche sont plutôt plus petites que la somme des autres objets de leur voisinage, avec $\mu < 1$.

Pour finir

Plutôt que de s’attrister du fait que Pluton ne soit « plus » une planète, on devrait se réjouir du fait que le système solaire est beaucoup plus intéressant que ce qu’on croyait au début du vingtième siècle. On découvre sans cesse de nouveaux objets dans le voisinage du Soleil : un satellite de Jupiter qui contient plus d’eau que la Terre (Europe), une pléthore d'objets au delà de l’orbite de Neptune, des satellites de Saturne qui ont leur propre anneau (Rhéa), des planètes naines qui ont des satellites (Makémaké, Éris), une queue comme celle d’une comète autour de Mercure, des objets qui ne font que traverser le système solaire (´Oumuamua), des objets qui ont des orbites en forme de fer à cheval (Épiméthée) ou de patatoïde (Cruithne)…

Au fil des découvertes, ont se rend compte que l’Univers est beaucoup plus riche et contient des objets beaucoup plus exotiques que ce qu’on avait pu imaginer. On créé alors de nouvelles catégories d’objets pour pouvoir désigner et étudier ces nouvelles choses. Les nomenclatures ont beau être indispensable pour comprendre et être compris, c’est aussi la partie la moins intéressante des sciences, et Pluton est fascinante indépendemment de la catégorie dans laquelle on la range.

Dessin de Pluton par l’auteure. On y remarque la plaine Sputnik en forme de coeur.

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Docteur, astrophysicienne. Je joue de l'euphonium, du clavier et du télescope quand je peux.