Pourquoi Pluton n'est pas ou plus une planète...

Un peu d'histoire :

Il faut tout d'abord être en mesure de définir le mot "planète". Or ce mot a évolué avec le temps.

Avant l'invention du télescope, les planètes étaient les 5 "étoiles" qui se déplaçaient dans le ciel par rapport aux étoiles fixes. Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne étaient des planètes.

Au début de la Renaissance, les astronomes réalisent que la Terre est également une planète (c'est pour cela qu'en Astrologie, toutes les planètes sont censées avoir une influence, mais que la Terre, pourtant relativement proche de nous :) n'a aucune influence).

Après l'invention du télescope, Uranus est découverte en 1781 et Neptune en 1840.

A partir de 1801, les astronomes découvrent Cérès, puis Pallas (1802), Junon (1804) et Vesta en 1807. Puis à partir de 1845, Astrea et de plus en plus de ces petites planètes tournant entre Mars et Jupiter. Au début, elles sont considérées comme des planètes, ou les résidus d'une planète qui aurait explosé, puis lorsque leur nombre augmente, à partir de 1845, on les appelle soit "petites planètes" ou "astéroïdes". Leur taille est nettement plus petite que celle des autres planètes et elles partagent toutes l'orbite entre Mars et Jupiter. Au départ, les astronomes repéraient les astéroïdes en observant visuellement avec des télescopes et en cherchant des objets se déplaçant avec le temps, puis ensuite, via la photographie. Avec l'arrivée de la photographie ce sont des milliers d'astéroïdes qui sont découverts. Plus de 300000 sont aujourd'hui numérotés, et plusieurs centaines de milliers d'autres sont connus, mais leur orbite n'est pas encore parfaitement connue. Lorsqu'un astéroïde est découvert, il reçoit une numérotation provisoire, qui contient l'année de la découverte et un numéro séquentiel. Une fois l'orbite bien connue, il reçoit un numéro définitif (1) Cérès, (2) Pallas, (3) Junon, et ainsi de suite. Aujourd'hui, 15 Mars 1012, il y a 322611 astéroïdes numérotés dans le Système Solaire et une base de donnée comprenant plusieurs millions d'observations correspondant à des astéroïdes dont l'orbite n'est pas encore suffisamment connue pour être numérotés.

Pluton est découvert en 1930. Très lointain, petit, il est impossible de mesurer directement son diamètre au télescope. Les astronomes utilisent une méthode indirecte pour l'estimer. Nous pouvons calculer la quantité de lumière solaire arrivant sur Pluton et nous mesurons la quantité reçue sur Terre après réflexion sur Pluton. Plus Pluton est gros, plus il nous apparaît brillant. Mais, problème dans la mesure, si Pluton est blanc, il réfléchit plus de lumière que s'il est noir. En prenant un pouvoir de réflexion moyen, celui mesuré sur les astéroïdes on estime que Pluton a un diamètre de 5000km, celui de Mercure, donc Pluton est une planète. Pluton a bien une orbite inclinée de 17° par rapport aux autres planètes, mais il est plus proche d'une planète que d'un astéroïde au niveau de la taille.

A cette époque, les choses étaient simples, le plus gros astéroïde avait un diamètre de 850km, et Mercure, la plus petite planète, 5000 km. Donc il n'y avait même de besoin particulier de définir ce qu'était une planète, en dehors de "petits objets, astéroïdes" et "gros objets, planètes". Pluton semblait beaucoup plus proche de Mercure que de Cérès.

En 1975, James Christy de l'observatoire Lowell en Arizona découvre que Pluton a un satellite, Charon, et on déduit la masse de Pluton, et on se rend compte que la lumière que l'on mesurait provenait des deux objets, et que donc Pluton doit être plus petit que ce que l'on pensait. Depuis la Terre, Pluton et Charon sont très proches l'un de l'autre, et l'on ne voit, dans le meilleur des cas, que l'image est légèrement allongée. Avec des techniques plus évoluées et récentes, notamment le télescope spatial Hubble ou encore l'optique adaptative sur les gros télescopes, on peut maintenant voir Pluton et Charon séparés. Dans les années 80, on observe une occultation d'étoile par Pluton. Pluton passe devant une étoile, "l'éclipsant", et la durée de l'éclipse donne une mesure nettement plus précise du diamètre de Pluton, qui est de l'ordre de 2250km. Juste entre les diamètres du plus gros astéroïde et de la plus petite planète. Mais Pluton reste encore plus gros que le plus gros des astéroïdes, et Pluton reste une planète.

En 1992, les astronomes découvrent d'autres astéroïdes au delà de Neptune. Aujourd'hui ce sont plus de 1000 astéroïdes transneptuniens qui ont été détectés. Dont un qui paraît plus grand que Pluton, et plusieurs de taille presque similaire. On découvre donc une seconde ceinture d'astéroïdes dans le système solaire, ceinture dont Pluton fait partie.

Sur cette image, générée avec le logiciel PRISM, on voit la ceinture des astéroïdes transneptuniens, et au centre, la ceinture principale. On comprend que dans le système solaire, les planètes se sont formées par la collision d'astéroïdes. Là où il y a des planètes, il n'y a plus d'astéroïdes sur des orbites libres (on peut avoir comme dans le cas de Jupiter et Neptune des astéroïdes dont l'orbite est soumise à l'influence de ces planètes), et là où il y a des astéroïdes, il n'y a pas de planètes, les deux s'excluant. Dans la zone interne du système solaire, la ceinture principale n'a pas pu se transformer en planète à cause de la présence de Jupiter. Elle ne contient plus que quelques pourcents de la masse originale. Les astéroïdes qui croisent l'intérieur du Système Solaire sont sur des orbites instables. Dans les millions d'années qui viennent ils seront soit éjectés du système solaire par Jupiter, rentreront en collision avec le soleil, ou les planètes internes.


Entre 2000 et 2006 :

En 2000, le nombre d'astéroïdes découverts approche les 10000, il est maintenant clair qu'il existe une ceinture d'astéroïdes au delà de Neptune, et Brian Marsden propose de donner à l'astéroïde Pluton le numéro 10000. Tollé général de la part du public américain qui s'insurge contre cette "dégradation" injustifiée de Pluton. L'Union Astronomique Internationale est même à l'époque obligée de faire un communiqué de presse expliquant qu'il est hors de question de dégrader" Pluton au simple niveau d'astéroïde. A cette époque, il est évident pour la plupart des astronomes travaillant sur les petits corps du Système Solaire que Pluton n'est pas une planète, mais le plus gros représentant d'une nouvelle partie du système solaire.

En 2003, l'astronome américain Michael Brown découvre un relativement gros astéroïde transneptunien d'un diamètre estimé de 1200km. A la place de suivre la procédure habituelle pour annoncer la découverte d'un astéroïde, qui est d'envoyer ses mesures au centre des petites planètes (MPC), il organise une conférence de presse, annonce qu'il a découvert cet objet, qu'il baptise Quaoar. La procédure normale, acceptée par tous les astronomes, est d'envoyer ses mesures au MPC, celui ci attribue un numéro provisoire, du style 2002VB92. Ensuite avec des nouvelles observations, et généralement plusieurs années plus tard, lorsque l'orbite est connue avec suffisamment de précision, l'astéroïde reçoit un numéro définitif, et le découvreur peut suggérer un nom pour sa découverte au comité de nomenclature des petits objets du système solaire de l'Union Astronomique Internationale. Là, tout est fait à l'envers. Même scénario pour la découverte par Brown et ses collaborateurs de l'astéroïde Sedna. Ce même groupe californien, découvre depuis l'observatoire du Mont Palomar, en 2005 plusieurs très gros astéroïdes, dont il garde l'existence secrète, de façon à pouvoir obtenir des observations complémentaires, avec d'autres télescopes. Ce faisant il prend sciemment le risque qu'une autre personne découvre indépendamment ces astéroïdes mais peut pendant ce temps obtenir du temps d'observation sur d'autres télescopes pour étudier l'objet en plus grand détail, mesurer sa courbe de lumière (si la lumière renvoyée par l'astéroïde est fixe où si elle varie périodiquement avec le temps), découvrir le cas échéant d'éventuels satellites, ce qui permet de mesurer la masse de l'objet, etc... Brown présente ses observations à une réunion de la Division of Planetary Sciences (DPS) de l'American Astronomical Society (AAS). Le programme de la conférence possède un résumé (abstract) des présentations, celle de Brown parle de "la découverte d'un objet de taille planétaire". Faut pas mollir (il ne parle pas de son ego, juste de la taille de sa découverte).

Dans les abstracts de la conférence, cet objet est référencé par un numéro de code interne (K40506A). Un astronome espagnol a découvert de manière complètement indépendante un des objets découverts par l'équipe de Brown. Un étudiant de cet astronome recherche sur Google le nom de code interne et trouve dans le listing des observations d'un télescope américain situé au Chili le code de ce"nouvel objet de taille planétaire". Dans de nombreux observatoires, l'ancien "cahier de coupole" qui liste toutes les observations faites avec le télescope se retrouvent aujourd'hui sous forme de page web, avec les coordonnées pointées par le télescope (ce n'est pas la position précise de l'astéroïde, seulement l'endroit où pointait le télescope). Les coordonnées (l'équivalent des longitudes et latitudes de l'objet dans le ciel) correspondent approximativement. Reiner Stoss, un astronome amateur allemand, spécialiste des calculs d'orbites va utiliser les positions précises mesurées par l'équipe d'Ortiz pour rechercher des images plus anciennes de cet objet, notamment sur les images de la survey de Palomar, et retrouver des observations datant de 1955, ce qui permet de bien affiner l'orbite, travail que l'équipe de Brown ne fera pas. Sans être sûr à 100% qu'il s'agit de l'objet "de taille planétaire" de Brown, José Ortega envoie ses mesures au MPC, qui rend public ses observations, et Ortega devient donc le découvreur officiel de 2003 EL61, au grand dam de Brown. Les règles sont les règles, elles sont relativement simples, même un docteur en astronomie de Caltech peut les comprendre. Celui ci proteste, accuse l'équipe de Ortega de piratage informatique, et suit pour une fois la procédure officielle, envoie ses mesures au MPC, qui annonce la découverte de 2005FY9 et 2003UB313, 2 autres astéroïdes transneptuniens de grande taille que Brown gardait sous le coude. 2003UB313 est un astéroïde qui s'avère plus gros que Pluton. Le diamètre dépend, comme pour Pluton de l'albédo de l'objet, qui est difficile à mesurer. Plusieurs mesures différentes sont publiées, mais il semble à l'époque que 2003UB313 soit plus grand que Pluton, tournant sur une orbite bien plus lointaine dans le système solaire et surtout bien plus inclinée. Brown rédige assez rapidement une page web expliquant la découverte de la "dixième planète", organisant évidemment... une conférence de presse. L'information est reprise par toute la presse internationale, mais n'a aucune valeur officielle, l'Union Astronomique Internationale (UAI) ne se prononçant pas. Plus tard, le comité de nomenclature des petits corps du Système Solaire oubliera un de ses règles les plus fondamentales, à savoir que le découvreur d'un objet peut proposer le nom de l'astéroïde en nommant 2003EL61 Haumea, à la place de Ataecina qui est le nom proposé par l'équipe d'Ortiz. Politique, politique... Il est par ailleurs assez cocasse d'avoir pu lire sur les pages web de Michael Brown des phrases comme ""it is quite clear that Pluto should certainly not be put in the same category as the other planets" (il est clair que Pluton ne doit pas être placé dans la même catégorie que les autres planètes") ou encore "There is no good scientific way to keep Pluto a planet without doing serious disservice to the remainder of the solar system" (il n'y a pas de bonne manière scientifique de garder Pluton comme planète sans commettre un mauvais service au reste du système solaire"), puis de voir à quelle vitesse ces phrases sont oubliées et remplacées par "j'ai découvert la dizième planète...". Mike Brown passe apparemment beaucoup de temps à soigner son image publique, et écrit beaucoup de pages web, y compris une où l'on peut lire ce petit bijou parlant des découvertes en astronomie  "What they don't do is make discoveries and immediately hold press conferences to announce them". Venant de  lui c'est assez amusant. 2003UB313 sera nommé Eris, le dieu de la discorde chez les grecs. L'UAI aurait pu être plus généreuse en nommant l'astéroïde Goofy de façon à honorer le découvreur.


L'assemblée générale de l'UAI, Prague, Août 2006

Août 2006, l'Union Astronomique Internationale tient son assemblée générale à Prague. Auparavant, elle réunit un groupe d'experts de façon à proposer une définition du mot planète, permettant de savoir si Pluton est une planète ou pas, si 2003UB313 est la dixième planète du système solaire, ou le plus gros astéroïde du système solaire. Après quelques jours de travail, le groupe arrive à un consensus, définissant comme planète tout objet céleste tournant autour du soleil, et ayant une forme sphérique, donc avec une gravité suffisante pour que l'objet soit circulaire. Notons au passage que le groupe est constitué de 6 personnes, 3 américains, 1 anglais, un français et un japonais. 4 anglo saxons dans le groupe, c'est beaucoup. Notons également que l'UAI reçoit ses fonds en proportion du nombre d'astronomes de chaque pays, et donc reçoit un tiers de ses subsides des Etats-Unis.

Si l'on regarde la distribution des masses des différents objets du système solaire, en fonction de leur inclinaison, on voit qu'il existe deux groupes d'objets bien visibles, d'une part les planètes, et d'autre part les astéroïdes. Il faut prendre en compte que l'échelle des masses dans ce diagramme est logarithmique, donc que le changement d'une unité implique un facteur 10 en masse. Pluton est 455 fois moins massive que la Terre.

Garder Pluton dans les planètes implique de mettre une limite arbitraire dans la gauche du diagramme. L'autre solution, retenue par les experts consiste à trouver une définition scientifiquement recevable, comme par exemple le fait que tout corps devenu sphérique sous son propre poids est une planète. C'est cette définition, qui obtient le consensus du groupe d'expert qui est retenu et qui est présenté dans les premiers jours de l'assemblée générale de l'UAI

L'idée est simple. Elle pourrait être résumée en disant que plus un objet est massif, plus ses montagnes sont petites. Sur Terre, 12000 et quelques km de diamètre, les plus hautes montagnes possibles ont moins de 10km d'altitude. Une montagne plus grosse s'écroulerait sous son propre poids, et reviendrait en dessous de cette limite. Un peu de la même façon, il est impossible sur Terre de faire un tas de sable très pointu, il revient seul à un angle donné, qui dépend de la masse de la Terre. Sur la lune, il serait faisable de faire des tas de sables très pointus. Sur Mars, 6000km de diamètre, en gros la moitié de la Terre, le plus grand volcan a 25km de diamètre. Sur la Lune, il n'y a pas de processus permettant de créer de très hautes montagnes, mais si tel était le cas, la Lune pourrait vraisemblablement avoir des montages de 50km de haut. Dans le système solaire, de nombreux astéroïdes ont des formes très allongées. On peut imaginer un astéroïde de 10x40km de dimension comme un astéroïde circulaire de 10km de diamètre, avec deux montagnes de 15km de hauteur de part et d'autre. Au fur et à mesure que l'on regarde des astéroïdes de taille croissante, ils deviennent de plus en plus sphériques.

La définition d'une planète sur la seule base de sa "sphéricité" possède deux problèmes majeurs. Il est impossible, sauf à envoyer une sonde spatiale en orbite autour de l'objet, de mesurer précisément d'une part sa taille, et d'autre part sa forme. La probabilité qu'un objet passe devant une étoile (occultation de l'étoile) est très très faible, et il faudra certainement attendre des millénaires pour avoir une mesure à peu près correcte du diamètre de la plupart de ces objets. Cette définition permet certes de garder Pluton comme planète, de reconnaître Eris (alias 2003 UB313) comme planète également, mais aussi une bonne douzaine d'autres astéroïdes, dont Cérès, qui avait justement été nommée comme planète lors de sa découverte en 1801, puis nommée astéroïde vers 1850. Le problème est que cette définition crée une zone floue contenant des dizaines d'astéroïdes dont il serait parfaitement impossible de décider de l'appartenance à un groupe ou l'autre. Dans la ceinture principale, Cérès deviendrait planète, mais on ne pourrait rien dire concernant Vesta, Pallas ou encore Hygiea. Dans la ceinture transneptunienne, des dizaines d'objets, difficiles à mesurer précisément seraient également dans cette zone floue. Au delà, nul ne sait combien d'astéroïdes sont encore à découvrir. Il n'y a pas de séparation simple entre les astéroïdes et ce que de façon politiquement correcte (mais scientifiquement imprécise) les résolutions de l'UAI appellent des "planètes naines". Faute de planète naine, il aurait fallu parler d'astéroïdes géants, cela aurait été beaucoup plus précis. Par ailleurs, il est établi que 2003EL61 est très allongé, malgré son gros diamètre. Donc finalement, dans la mesure où il est impossible de mesurer précisément la taille d'astéroïdes lointains, et encore plus difficile d'avoir une idée de la sphéricité d'un objet, cette mesure était impraticable, à moins de donner la priorité à l'idée que Pluton est absolument une planète, et laisser un très grand flou sur la nature de plusieurs dizaines d'autres corps, sans compter les éventuelles découvertes à venir.

Une page récente de Mike Brown donne une idée du foutoir lié à cette notion idiote de planète naine sphérique. On y voit les astéroïdes qui sont certainement planètes naines, celles qui le sont peut être, celles qui ne le sont pas, et on comprend qu'au niveau nomenclature scientifique on a fait nettement mieux dans pas mal d'autres domaines que cette erreur grossière des planétologues...

On y lit que (à la date de l'écriture de cette page), il y avait :

8 objects which are nearly certainly dwarf planets, (qui sont certainement des planètes naines)
 31 objects which are highly likely to be dwarf planets, (qui soit très probablement des planètes naines)
 59 objects which are likely to be dwarf planets, (qui sont probablement des planètes naines)
 101 objects which are probably dwarf planets, (qui sont peut être des planètes naines)
 390 objects which are possibly dwarf planets. (qui sont possiblement des planètes naines).

Un autre problème avec cette nomination de planète naine est qu'a priori, d'après l'UAI une planète naine n'est pas une planète, alors que cette même UAI reconnaît qu'une étoile naine est une étoile, et qu'une galaxie naine est une galaxie (et sans parler du fait qu'il semble bien qu'en dehors de l'UAI une personne naine soit une personne)....

Donc c'est finalement une autre contre-proposition qui est acceptée par la majorité des astronomes présents à Prague, définissant une planète comme un objet qui a "nettoyé" sa zone d'influence. Le problème est que cette définition est assez vague et mal formulée, et peut être mal interprétée par ceux qui le souhaitent. On peut par exemple utiliser cette définition pour démontrer que Jupiter n'est pas une planète, à cause de l'existence des astéroïdes troyens de part et d'autres de Jupiter.

Le tableau suivant donnant le pourcentage de masse représenté par un objet donné, en incluant ses satellites, dans sa zone du Système Solaire est pourtant assez simple (table compilée par Nicolas Biver):

Nom
Pourcentage de la masse dans la zone de l'objet
Type d'objet
Mercure 100% Planète
Vénus 100% Planète
Terre 98.78% Planète
Mars 100% Planète
Céres 30% Astéroïde
Vesta 9% Astéroïde
Jupiter 99.97% Planète
Saturne 99.98% Planète
Uranus 99.99% Planète
Neptune 99.98% Planète
Pluton 2.2% Astéroïde
Eris
2.5% Astéroïde
Haumea
0.7% Astéroïde
Makemake
0.8% Astéroïde

Je pense qu'il faut avoir le courage d'appeler un chat un chat, même si on a faussement cru pendant 70 ans avoir à faire à un tigre. Pluton n'est pas une planète.

Les résolutions, en français, de l'UAI sur les planètes se trouvent ici.

Elle définit une planète comme un corps céleste qui est :

a) en orbite autour du soleil

b) a une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique, sous une forme presque sphérique.

c) a éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche

Si le point a) est clair, le point b explique pourquoi la résolution contraire (une planète = un objet sphérique) serait arrivé à une grande confusion, parce qu'il y a énormément d'objets qui sont "presque sphérique". On voit que la condition c est très mal formulée.

En effet Jupiter possède de part et d'autres, à 60° de part et d'autre de sa position des astéroïdes dits troyens en grande quantité. Il existe dans le système solaire interne un grand nombre d'astéroïdes géocroiseurs. La définition correcte aurait du être : "Représente de loin la masse principale dans sa zone". Ou "Domine la dynamique de sa région du système solaire".


Après la décision de l'UAI....

Une pétition circule pendant quelques jours aux Etats Unis, provenant à l'origine de planétologues. Cette pétition est lancée par deux astronomes, l'un d'eux étant le responsable de la mission spatiale "New Horizons" à destination de... Pluton. Comment démêler la réalité scientifique des impératifs de financement d'une mission spatiale... Il est improbable que cette pétition change quoique ce soit, de toute façon aucune décision n'étant possible avant la prochaine assemblée générale de l'UAI en 2009 à Rio de Janeiro.

Les réactions du public s'estompent vite, et montrent à quel point les médias généraux sont ignares. Sur CNN on interviewe une astrologue expliquant que la décision de l'UAI ne change pas la validité de leurs prédictions, ce en quoi la brave dame a entièrement raison, elles étaient débiles avant, et le restent après. Par contre la publicité faite autour de la première proposition est traduite par le fait que "les astronomes viennent de découvrir de nouvelles planètes dans le Système Solaire", ce qui est faux, puisque ces découvertes remontent à 2003. On imagine la confusion si cette première proposition avait été acceptée et si la liste des planètes du Système Solaire était passée de 9 à 20 ou 50....

L'ego de Michael Brown souffre, et il rédige un requiem pour 2003UBU313. On peut imaginer que s'il n'avait pas été si prompt à organiser sa publicité le status quo des années 90 aurait pu se maintenir encore pendant un certain temps. Feindre ne s'être jamais rendu compte qu'il était probable que 2003UB313 ne soit pas la dixième planète est un peu surprenant de la part d'une personne qui comme tout astronome comprend la nouvelle définition. En règle générale, aux Etats Unis, la nouvelle est perçue comme une condamnation à mort injustifiée de Pluton alors qu'il s'agit seulement de placer Pluton dans la bonne catégorie. Peut être le fait que Pluton soit la seule "planète" découverte depuis les USA explique la forte réaction américaine, mais en regardant précisément les différents éléments, on réalise qu'il n'était pas possible de faire autrement.

Le 7 Septembre 2006, le Minor Planet Center met à jour ses fichiers, comme tous les mois, et apparaissent les dénominations suivantes : (134340) Pluton,
(136199) 2003UB313, (136108) 2003EL61 et (136472) 2005FY9. Une explication est publiée dans la notice éditoriale : http://cfa-www.harvard.edu/mpec/K06/K06R19.html . Ainsi faute d'avoir pu être nommé astéroïde 10000, qui était un numéro facile à retenir, Pluton hérite donc d'un numéro quelconque. 136199 deviendra Eris, du nom de la  déesse de la discorde. Nom est bien choisi, vu l'aptitude du découvreur à la semer. 136472 deviendra Makemake, et 136108 deviendra injustement Haumea, alors qu'il aurait du s'appeler Ataecina.

Le 6 Novembre 2010, j'observe depuis mon observatoire une occultation d'une étoile par Eris, ce qui, avec d'autres données obtenues par Emmanuel Jehin à l'observatoire de La Silla permettra de calculer précisément le diamètre d'Eris qui semble un poil plus petit que Pluton, qui redevient donc l'astéroïde le plus gros du Système Solaire

Histoire close, pour l'instant. Il est peu probable que l'UAI revienne sur sa mauvaise décision, celle de créer une sous classe non existante, impossible à définir, de "planète naine qui ne sont pas des planètes".


Alain Maury - 15 Mars 2012