Eris, la planète naine jumelle de Pluton

La planète naine Eris (illustration) dont le diamètre vient d’être déterminé avec précision.
Crédit : ESO

Dans la mythologie grecque, Eris est la déesse de la discorde et nous allons voir que cette lointaine planète naine porte bien son nom. D’ailleurs, son découvreur, l’astronome américain Michael Brown, avait proposé cette dénomination en estimant qu’elle était très appropriée…

Pluton perd son statut de planète
C’est en 2005, qu’un objet dit «transneptunien» est officiellement annoncé par Michael Brown et son équipe. Transneptunien signifie qu’il orbite essentiellement au-delà de la planète Neptune et, dans son cas, qu’il appartient à la ceinture de Kuiper, ceinture d’astéroïdes située au-delà de Neptune et qui comprend quelques objets de grandes dimensions, dont ce fameux objet 136199 (ou 2003 UB313 car remarqué la première fois en 2003) qui a fini par recevoir officiellement le nom d’Eris de la part de l’Union Astronomique Internationale, instance qui réunit les astronomes professionnels du monde entier et habilitée à nommer les corps célestes. Et comme son patronyme l’indique, le nouvel objet sème la discorde, car sa taille est estimée au moins égale, si ce n’est à l’époque supérieure, à celle de Pluton, alors encore considérée comme la neuvième planète du système solaire.

Le télescope belge TRAPPIST qui a récemment contribué de façon majeure à la mesure de la taille d’Eris. Avec un miroir principal de 60 cm, TRAPPIST est de taille très modeste comparée à d’autres instruments situés à l’observatoire de La Silla au Chili de l’European Southern Observatory (ESO).
Crédit : ESO

Mais l’Union Astronomique Internationale ne donnera pas pour autant à Eris le statut attendu de dixième planète en raison d’un débat sur ce que doit être le statut de planète à part entière. De plus, on s’attend à ce que d’autres objets de la ceinture de Kuiper soient d’une taille comparable voire supérieure. Le système solaire peut-il sérieusement se retrouver avec des planètes par dizaines qui ne seraient en fait que des éléments d’une ceinture d’astéroïdes plus gros que ce à quoi on était habitué ? La question est tranchée lors du congrès de 2006 de l’Union Astronomique Internationale avec les travaux d’une commission suivis d’un vote. L’organisme crée dès lors la classification de planète naine pour Eris… et y range aussi Pluton ! Les critères sont que ces «planètes» tournent autour de notre Soleil (elles ne sont donc pas des lunes d’autres planètes), que leur masse est suffisante pour qu’elles présentent une forme sphérique, mais en revanche elles n’ont pas nettoyé leur orbite, comprenez qu’elles partagent leur parcours autour de notre étoile avec trop d’objets. Un critère qui a fait (et fait encore) débat, certains n’admettant pas que Pluton perde du coup son statut de planète (elle est considérée comme un objet de la ceinture de Kuiper). C’était la seule planète à avoir été découverte par un astronome américain, Clyde Tombaugh en 1930. Aujourd’hui, on recense 5 planètes naines. Trois sont dans la ceinture de Kuiper : Eris, Pluton et Makemake. Haumea appartient à la ceinture dite des objets épars, au-delà de celle de Kuiper. Enfin, Cérès orbite au sein de la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. Elle doit être visitée par la sonde Dawn en 2015. Pour l’instant Dawn tourne autour de l’astéroïde Vesta.

Eris, plus petite que prévu
Celle qui amena la discorde, Eris, possède une orbite qu’on appelle excentrique, c’est-à-dire qu’il y a un grand écart entre sa distance minimale et maximale au Soleil. Au plus près, Eris s’approche à 37,77 Unités Astronomiques (UA) du Soleil, soit 37,77 fois la distance Terre-Soleil (1 UA = 150 millions de km). Au plus loin, le chiffre atteint 97,56. Eris met 557 ans pour accomplir une orbite complète autour de notre étoile. Rappelons que Pluton évolue entre 29,66 et 39,48 UA. Si l’orbite d’Eris a été assez rapidement caractérisée, la taille de cette planète naine fut longtemps une sorte de «devinette». On envisagea ainsi au début un diamètre de 3.000 km, bien plus grand que celui de Pluton (d’où la fameuse discorde…) qui va de 2.300 à 2.400 km (la présence d’une atmosphère sur Pluton rend les mesures difficiles et explique l’incertitude de 100 km). Mais Eris s’avère être un astre très réfléchissant qui renvoie une grande quantité de la lumière du Soleil : baser sa dimension sur son éclat peut être trompeur si on lui attribue un pouvoir réfléchissant trop bas. En 2006, le télescope spatial Hubble rabaissa déjà les «prétentions» d’Eris à 2.400 km. Plus récemment, en novembre 2010, Eris est passée devant une étoile et le phénomène était visible depuis certains des télescopes les plus performants de la planète, notamment ceux de l’European Southern Observatory (ESO) au Chili. Parmi eux le télescope belge TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), installé sur le site de l’observatoire de La Silla de l’ESO, a scruté l’événement.

Schéma expliquant le principe de l’occultation. Le cercle noir indique les zones où Eris passe devant l’étoile. En observant le phénomène depuis plusieurs endroits différents, il a été possible de déterminer avec précision la taille de la planète naine.
Crédit : ESO

Presque un an plus tard, L’ESO a publié le 26 octobre le résultat des mesures réalisées à cette occasion et qui font aussi l’objet d’une publication dans la prestigieuse revue scientifique Nature. Il en ressort qu’Eris présente un diamètre de 2.326 km, en faisant une quasi-jumelle de Pluton au niveau de la taille. Les travaux des astronomes confirment aussi qu’Eris est l’un des astres les plus réfléchissants du système solaire avec un albédo de 0,96. Eris renvoie donc 96 % de la lumière qu’elle reçoit du Soleil. À titre de comparaison, l’albédo de la Lune n’est que de 0,136 et celui de la Terre en moyenne de 0,30. Ceci s’explique par le fait qu’Eris est très probablement une planète naine rocheuse recouverte d’une fine couche de glace riche en azote mélangée avec du méthane gelé, donc hautement réfléchissante. La nature rocheuse de la planète naine est dérivée de sa densité connue par le fait que sa masse a été préalablement déterminée en observant l’orbite de sa lune Dysnomie (lorsque la masse et la taille sont connues, on en déduit logiquement la densité).

Illustration montrant Eris (à gauche) et sa lune Dysnomie (à droite) de 300 à 400 km de diamètre. En observant la ronde orbitale de Dysnomie autour d’Eris, il a été possible de déterminer la masse de la planète naine.
Crédit : ESO

Les chercheurs pensent que cette couche de glace qui recouvre Eris pourrait en fait être son atmosphère, condensée sous forme de givre puisqu’en ce moment la planète naine est à 97 UA (environ 145 milliards de km, 3 fois plus loin que Pluton) de notre étoile et la température de sa surface y a été estimée à -238 °C… pour la partie exposée au Soleil ! Il est alors possible que lorsqu’Eris se rapproche du Soleil (au plus près, soit tout de même 37,77 UA ou 5,7 milliards de km), cette glace ne se sublime et devienne à nouveau une atmosphère ténue. Auteur principal de cette étude, l’astronome français Bruno Sicardy conclut : «C’est extraordinaire tout ce que nous pouvons déduire d’un objet aussi petit et distant qu’Eris en observant son passage devant une étoile de faible luminosité, avec des télescopes relativement petits. Cinq ans après la création de la nouvelle classe des planètes naines, nous sommes enfin parvenus à connaître l’un de ses membres fondateurs».
Notons que 2015 sera l’année de la visite des planètes naines par des sondes spatiales avec Cérès en février 2015 par Dawn puis Pluton en juillet de la même année. Eris, vu sa distance, devra probablement attendre très longtemps !

Ci-dessous, une vidéo de l’ESO (en anglais) qui explique la détermination du diamètre d’Eris.

Publié le 28 octobre 2011