Comètes et Planète X

Un corps massif orbiterait-il loin des regards dans le nuage de Oort ? Le soleil aurait-il un compagnon sombre, parfois appelé Nibiru, Hercolubus ou encore planète X et qui étendrait son influence sur les confins du système solaire.

Questions souvent lues et entendues.

Une vue d'artiste en puissances de 10: le nuage de Oort est réellement très loin ! Il se situe à une distance encore 100 fois supérieure à celle parcourue par les sondes pioneer & voyager. Il s'étendrait même jusqu'à 1 AL, c'est-à-dire à la limite gravitationelle du système solaire : un peu plus loin, un objet du nuage de Oort serait attiré plus fortement par une autre étoile. Notez que l'héliopause qui correspond à la limite d'influence du vent solaire s'arrête bien avant.

Une autre vue d'artiste. Il n'existe pas de photo ni de représentation réellement fiable du nuage de Oort. Il est probablement sphérique et constitué d'un réservoir de comètes gelées, (inactives et invisibles). Il contiendrait de 1.000 à 2.000 milliards de comètes à environ 0,25 à 0,5 années-lumière (1.500 à 3.500 UA).

Peut-être, bien que cela soit considéré comme hautement improbable...

Le cas échéant, comment détecter un astre, si massif soit-il (peut-être plusieurs fois la masse de Jupiter), et dans la mesure où il se situe à une distance considérable tout en émettant très peu de lumière ?

Il y a peut-être des pistes à explorer dans les anomalies de l'héliopause (frontière entre la bulle de vent solaire appellée héliosphère et l'espace galactique), encore que peut-être est-ce encore bien trop proche de nous pour nous informer d'une activité aussi lointaine. Aussi, pour aller chercher plus loin et, plus simplement (?), il faudrait peut-être observer les lointains messagers qui nous proviennent de cette région: les comètes.

Cette idée/question de l'observation des comètes n'est pas neuve: elle rejoint une interrogation que nous pouvons également souvent lire à propos de la planète X: en cas de rapprochement important, nous serions soumis à un intense bombardement cométaire, et ceci compte tenu d'un effet gravitationnel d'entrainement. A la façon d'un aspirateur géant entrainant tout sur son passage, (ou d'un autobus!), la Planète X emmenerait les corps gelés situés aux confins du Nuage de Oort et viendrait les déposer jusqu'au coeur du système solaire.

Cependant, cela n'arriverait probablement pas brutalement.

En effet, en admettant qu'un tel corps se rapprochant de nous (jusqu'à devenir dangereux) existe, il faudrait qu'il soit muni de paramètres orbitaux "extrêmes": soit une excentricité proche de 1 (lui permettant d'être resté "invisible" jusqu'à présent), et d'une période orbitale très importante, de l'ordre de plusieurs milliers d'années.

Malgré cela, le franchissement du point de flexion le plus étroit de son orbite ellipsoïdale, (appellée périapse), prendrait au bas mot des dizaines d'années. Ainsi, si "quelque chose" devait arriver, (et selon certains cela se produirait aux alentours de fin 2012), nous devrions dors et déjà considérer que cette chose est déjà là! En d'autres termes, son influence gravitationnelle serait déjà quasi maximale sur nous. Effets de résonance mis à part, si l'on considère une influence possible sur le soleil.

De même, le cortège de comètes qui accompagnerait un tel phénomène (ou le suivrait) devrait déjà avoir pris le soleil comme nouvelle cible, car c'est bien le soleil qui est le véritable centre de masse de notre système.

Si donc, nous sommes devant un processus long, le franchissement du périapse prenant des dizaines d'années pour s'accomplir, (la vitesse d'un corps qui orbite devient minimale), alors nous pourrions peut-être déjà en observer des effets ? Et quid de l'effet d'entrainement à long terme qu'un tel corps aurait sur les comètes ?

En ce sens, une question qui parait naturelle (mais peut-être qu'elle ne s'avère pas pertinente) serait de savoir si nous pouvons observer un accroissement du nombre de comètes.

Augmentation du nombre de comètes ?

Les découvertes de nouvelles comètes

Cette question est difficile à évaluer. Tout d'abord, la découverte de comètes est un phénomène à croissance exponentielle, notamment avec la mise en service de systèmes de détection automatiques. Le graphique ci-après qui ne présente que les comètes périodiques donne une idée de la rapidité de cet accroissement :

Nombre de comètes classées comme "importantes" selon le logiciel RedShift découvertes par année (cumul). Nous pouvons supposer que la découverte de comètes non périodiques (comme C/2006 P1 McNaught présentée en image de fond) suit la même tendance.

Dans ce contexte, comment mesurer le véritable flux cométaire reçu, c'est à dire indépendamment des moyens d'observation et de collecte de disponibles à une époque donnée ?

Les comètes les plus brillantes (depuis 1936)

Une première idée consisterait à ne sélectionner que les comètes de premier ordre, c'est à dire les plus brillantes recensées et ayant pu faire l'objet d'observations à l'oeil nu. En l'occurrence celles ci après proposées ont une magnitude inférieure à 4. En utilisant les données proposées sur une page de l'ICQ Comet (Harvard) Information Website, voyons ce que cela donne:

C = comète non périodique. P = comète périodique. Curieusement, les comètes les plus brillantes ont pour la plupart été des comètes non périodiques. Ceci devant s'expliquer par le fait que ces dernières sont largement plus nombreuses.

Reporté sur un graphe :

Sur 80 années, (1936-2007), les comètes très brillantes se succèdent à un rythme approximatif d'une tous les deux ans. La corrélation linéaire est excellente. De ce point de vue on ne peut pas considérer qu'il y ait une augmentation significative du nombre de comètes ces dernières années. Au fond, la comète la plus brillante jamais observée (magnitude -10), C/1965 S1 Ikeya-Seki

Le graphique précédent est éloquent: linéarité quasi-parfaite de l'augmentation du nombre de comètes observées et donc pas d'accroissement du flux cométaire. Cela étant, si nous considérons les points précédemment relevés, à savoir (hypothèses) :

• La Planète X aurait une période de rotation très importante - de l'ordre de plusieurs milliers d'années. Ce qui impose une nécessaire perspective de dizaines voire centaines d'années et afin d'observer un effet quantifiable sur la fréquence des comètes.
• La Planète X serait un corps massif, entrainant préférentiellement derrière lui des comètes. Celles-ci devraient donc, essentiellement se manifester après son passage, (s'il existe!).
• l'effet gravitationnel de la [Planète X] s'étendrait à une très grande distance et la force d'entrainement appliquée aux corps situés à proximité de son passage continuerait à s'exerce longtemps après.

Ce dernier point peut nous laisser un certain espoir de discriminer de l'information.

En effet, est-il possible de mieux qualifier les corps cométaires et afin de ne retenir que les comètes réellement concernées ? En d'autres termes supprimer le bruit constitué par toutes les comètes qui ne proviendraient pas de la région du nuage de Oort et qui n'auraient pas été explicitement entrainées par le passage d'un tel corps.

Voyons comment nous pouvons faire (si nous pouvons...)

Trions les comètes

Exemples d'orbites caractérisées par différentes excentricités.

Un bon indicateur permettant de définir la typologie des comètes pourrait être l'excentricité. L'excentricité orbitale définit la forme des orbites des objets célestes. La forme générale est une ellipse, d'équation polaire (origine au foyer) : où e est l'excentricité. Elle donne ainsi une indication précise sur leur forme. Ainsi l'excentricité (e) est strictement définie pour toutes les orbites comme étant circulaire, elliptique, parabolique ou hyperbolique en prenant les valeurs suivantes :

• pour les orbites circulaires : e = 0,
• pour les orbites elliptiques : 0 < e < 1,
• pour les trajectoires paraboliques : e = 1,
• pour les trajectoires hyperboliques : e > 1.

En quoi l'excentricité permet de trier les corps orbitaux ? Assez simplement par le jeu des forces de gravitation, celles-ci s'excercant préférentiellement dans le plan de l'ecliptique elles contraignent les corps à respecter certaines plages de valeurs et excentricités, sous peine d'être éjectées du système solaire !

Ci-dessus graphique très instructif des inclinaisons orbitales, fonction de l'excentricité, pour les planètes (carrés), astéroïdes (cercles pleins) et comètes (cercles vides). Notez que les planètes ont en général des excentricités et des inclinaisons faibles, alors que la plupart des comètes ont des excentricité proche de 1. Comme indiqué ci-dessus, une excentricité égale à l'unité, signifie au sens strict que l'orbite n'est pas une ellipse, mais une courbe ouverte, une parabole. Au contraire, si l'excentricité est surpérieure à 1 l'orbite est elliptique.

Mais comment arrive t-on à obtenir de telles excentricités ?

Une excentricité exactement égale à l'unité survient quand l'énergie totale est nulle. Avec une telle énergie, un corps peut venir de l'infini , atteindre une certaine distance au soleil, puis retourner à l'infini à nouveau. Dans ce cas précis, lorsque le rayon tend vers l'infini, la vitesse devient arbitrairement petite. Basiquement, nous pouvons dire que la vitesse devient nulle à l'infini. Dans notre cas, "l'infini" est représenté par le nuage de Oort, situé à une distance suffisament importante du centre du système solaire pour parvenir à des vitesses initiales considérées faibles.

Si des corps provenant du nuage de Oort ont une courbure elliptique quasi parabolique, égale à 1, ou très légèrement supérieure à 1, cela doit signifier qu'ils avaient une vitesse initiale quasi nulle. Cela est compatible avec un faible effet d'entrairement causé par une force gravitationnelle pertubatrice qui aurait creusé son sillon et n'influerait que très légèrement.

Et ce sont ces excentricités que nous devons trier:

• inférieure à 1, ce sont les comètes périodiques, capturées par le champ gravitationnel solaire ou par les planètes géantes. Elles orbitent "sagement" jusqu'à évaporation ou désintégration.

• proche de 1, cela consiste en réalité en des corps qui sont sur une orbite elliptique, mais à la limite de la parabole. Ils ont du être accélérés très progressivement et depuis très longtemps. Ils font partie du bruit qu'il faut supprimer puisque nous ne pouvons pas considérer qu'ils ont subi une accélération gravitationnelle récente.

• légèrement supérieures à 1 : ce sont les excentricités qui nous intéressent, il s'agit d'orbites hyperboliques. Ils s'agit des corps qui risquent (s'ils ne sont pas repris par un autre corps massif) de sortir du système solaire. S'ils ne sont pas sortis avant c'est qu'ils ont subit une accélération relativement récente et qu'ils vont finir par sortir du champ de l'attraction solaire. Environ 10% des comètes ont des orbites hyperboliques

• supérieures à 1 : nous ne risquons guère d'en trouver ! Les corps ayant subi une perturbation gravitationnelle plus franche, ont du quitter l'orbite solaire - à moins de chance qu'une nouvelle se forme - plus rapidement et plus radicalement.

Ce qu'il faut donc rechercher c'est le plan privilégié (inclinaison) dans lequel sont formés ces comètes particulières, à l'excentricité légèrement supérieure à 1.

Que nous disent les comètes hyperboliques ?

Il faut observer la direction de laquelle viennent ces comètes particulières et observer si leur flux est isotrope ou bien s'il existe la trace d'un sillon gravitationnel, fonction de l'inclinaison.