[Réponse aux élèves] : C'est quoi un planète ? une exoplanète ? Pourquoi Pluton n'est plus une planète ?

Bonjour à tou.te.s !

Alors, gros article aujourd'hui car je vais en même temps répondre à une de mes élèves de 4e et expliquer ce qu'est une planète, pour finir sur ce qu'est une exoplanète.

Voici donc les questions que m'a posé cette élève de 4e :

Pourquoi est-ce que Pluton ne fait plus partie du système solaire ? Depuis quand n’en fait-elle plus partie ? Qui a décidé qu’elle n’en ferait plus partie ? De quoi fait-elle alors partie ? D’un autre système solaire ?  

Vous connaissez tous et toutes très bien j'imagine (enfin, j'espère !) les 8 planètes du système solaire : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne (dont les anneaux ont déjà fait l'objet d'un article sur ce blog), Uranus et Neptune. Eh oui, il n'y a pas Pluton. Jeunes comme vous êtes, vous êtes peu nombreux à avoir connu l'époque où Pluton était considérée comme une planète, puisqu'elle a perdu cette qualité le 24 août 2006 (c'est même la date de naissance de l'un d'entre vous ! Marrant). Je vais m'attarder un peu sur cet évènement, c'est important car cela va me permettre de vous expliquer ce qu'est une planète, et ainsi ce qu'est une exoplanète.

Jusqu'en 2006 donc, Pluton était considérée comme une planète. Pourquoi cela a-t-il été remis en question ? Parce que l'année précédente, en 2005 donc, la communauté astrophysique découvre Eris, la "10e planète du système solaire".

Eris (au centre) et Dysnomie, son satellite. Photo prise depuis le télescope spatial Hubble en 2007.

Eris est un objet très éloigné du Soleil (3 fois plus éloigné que Pluton), plus massif que Pluton (27% plus massif) et à peu près de même taille (2 326km de diamètre contre 2 370km pour Pluton). Lorsqu'elle a été découverte en 2005, elle a posé de grosses questions dans la communauté scientifique : devait-on la considérer comme une "10e planète" du système solaire, étant donné sa masse et sa taille proches de celles de Pluton, ou pas ? Cette question entraîna d'autres questions, sur le statut accordé à d'autres objets du système solaire, comme Cérès. 

Cérès. Photo prise par la sonde Dawn.

Cérès est le plus gros astéroïde de la ceinture d'objets qui gravitent entre Mars et Jupiter. Il a été découvert le 1er janvier 1801, et fut longtemps considéré comme "la planète manquante" dont certains astronomes postulaient l'existence à l'époque entre Mars et Jupiter. Longtemps, c'est un demi-siècle en l'occurrence, avant que plein d'autres objets ne soient découverts à cet endroit. Il faut comprendre qu'à l'époque on ne connaissait pas la ceinture d'astéroïdes, mais seulement Cérès. C'est lorsqu'on a découvert des tas d'autres objets semblables à Cérès et à peu près avec la même orbite qu'on a créé le terme "astéroïde" pour en parler, et qu'on a défini cette zone du système solaire comme étant "la ceinture d'astéroïdes". C'est donc ainsi que Cérès a perdu sa qualité de planète pour ne devenir que le plus gros astéroïde connu (mais aussi 3 autres gros astéroïdes qui avaient acquis la qualité de planète entretemps : Pallas, Junon et Vesta).

Quand Eris a commencé à poser le problème de sa qualification est donc revenu celui de Cérès, Pallas, Junon et Vesta. Si on accordait le statut de planète à Eris, pourquoi ne pas le faire pour les autres ? Et pour d'autres objets du même genre ? Et si au contraire on ne donnait pas le statut de planète à Eris, alors qu'elle est de même taille et plus massive que Pluton, pourquoi laisser à Pluton sa qualité de planète ?

C'est donc une véritable crise qui s'est abattue sur les astrophysiciens à ce moment-là, ce qui a obligé l'Union Astronomique Internationale à se saisir du problème et à définir clairement ce qu'on entend par "planète", autrement qu'en simple terme de taille et de masse puisque c'est bien là que se situait l'essentiel du problème.

L'UAI s'est donc penchée sur le problème pendant quelques temps, jusqu'à donner en août 2006 une claire définition de ce qu'on peut appeler "planète" et de ce qu'on ne peut pas appeler comme tel. La définition du mot "planète" repose sur trois critères :

1. l'objet doit orbiter autour du Soleil (ça va être important pour la suite de l'article)
2. il doit être suffisamment massif pour que sa propre gravité l'ait rendu sphérique(ou presque)
3. il doit avoir balayé son voisinage orbital

Arrêtons nous deux minutes sur ce troisième critère, puisque la bascule s'effectue ici. "Avoir balayé son voisinage orbital", ça veut dire qu'on doit être tout seul sur la trajectoire qu'on effectue autour du Soleil, et sur les orbites proches. Et c'est là tout le problème de Pluton ! Elle n'est pas du tout toute seule sur son orbite !

Visualisation de gros objets en fonction de leur éloignement au Soleil (axe horizontal en haut, en UA, unité de mesure de distance dans le système solaire). On constate qu'au niveau de Pluton (en rouge au milieu), il y a plein d'autres objets.

Comme Pluton ne satisfait donc pas le 3e critère de la définition d'une planète, elle n'est plus considérée comme une planète. Mais l'UAI s'est quand même accordée à dire que Pluton, Eris, Cérès et compagnie méritaient un statut à part des astéroïdes classiques. Elle a donc créé un nouveau statut : celui de "planète naine".

Une planète naine c'est quoi ? C'est donc un objet qui satisfait les deux premiers critères de la définition d'une planète, mais pas le 3e :

1. l'objet doit orbiter autour du Soleil (ça va être important pour la suite de l'article)
2. il doit être suffisamment massif pour que sa propre gravité l'ait rendu sphérique(ou presque)
3. il n'est pas seul sur son voisinage orbital
4. il ne doit pas être un satellite

Remarquez qu'on a tout de même ajouté un critère pour dire qu'on ne considère pas les satellites comme des planètes naines (sinon on était mal, il y en aurait beaucoup trop !).

J'en finis donc sur ce qui nous intéressait au départ : qu'est-ce que c'est une exoplanète alors ? Et bien c'est l'équivalent d'une planète, mais en dehors du système solaire ! C'est-à-dire un objet qui ressemble à une planète "de chez nous", mais qui orbite autour d'une autre étoile que le Soleil. La "vraie" définition d'exoplanète est en fait plus compliquée que celle-là, mais on s'en tiendra à celle-là qui est déjà pas mal pour comprendre de quoi on parle.

Si tu veux en savoir plus sur les exoplanètes, je te propose ici de discuter d'une des méthodes qui permettent d'en détecter : l'imagerie directe.

Et bien sûr, si d'autres questions t'intéressent, je t'invite à retourner sur le Sommaire !

Sur ce, je vous laisse. J'espère que mon élève aura été satisfait de ma réponse, je l'invite à me re-contacter si tel n'était pas le cas, ou simplement s'il voulait me poser d'autres questions !

A bientôt che.re.s élèves !

M. Cudel