PLANÉTAIRES SYSTÈMES

La relation de Bode

En 1772, une découverte importante vient apporter de nouvelles lumières sur l'ordonnancement des planètes du système solaire. En Allemagne, Johann Elert Bode (1747-1826), directeur de l'Observatoire de Berlin, reprend à son compte une relation numérique liant les distances des planètes au Soleil. Découverte en 1741 par le philosophe allemand Christian Wolff, cette relation est précisée par son compatriote Johann Daniel Tietz (1729-1796, qui latinise son nom en Titius). S'inspirant de ces travaux, Bode publie une relation empirique qui décrit bien les distances respectives des planètes au Soleil (cf. tableau).

L'absence de planète entre Mars et Jupiter incite les astronomes de la fin du xviii^e siècle à scruter le ciel à la recherche d'un astre nouveau. C'est ainsi que William Herschel découvre fortuitement Uranus en 1781. Mais, en 1801, l'abbé Giuseppe Piazzi découvre Cérès, dont on sait aujourd'hui qu'il est le plus gros des astéroïdes avec un diamètre qui est estimé à 930 kilomètres. Par la suite, de nombreux petits corps sont trouvés, dont Pallas (520 km de diamètre), Vesta (530 km), Junon (240 km), etc., jusqu'à Icare (700 m) et Adonis (150 m). Ainsi, le système solaire dispose d'une véritable ceinture composée de plusieurs milliers d'astéroïdes. On voit nettement qu'à l'exception de Neptune, qui doit se faire remplacer par Pluton, la relation de Titius-Bode s'accorde bien avec la réalité.

La relation de Titius-Bode connaît un réel succès dans la communauté des astronomes de la fin du xviii^e siècle, car elle « mathématise » ce qui était jusque-là considéré comme un processus aléatoire. Elle complète ainsi les analogies orbitales des différents corps du système solaire : coïncidence du plan des orbites planétaires avec l'équateur solaire (à 7⁰ près), révolution dans le même sens et orbites presque circulaires. Toute règle souffrant une exception, Uranus est, par l'inclinaison de son axe, quasi couchée sur l'écliptique. Cela peut résulter de la collision de la planète avec un corps dont la masse n'aurait pas excédé le quinzième de la masse de la Terre, bien plus volumineux cependant qu'une comète ou un astéroïde. Pour les astronomes contemporains, spécialisés dans les domaines de la mécanique céleste et de la cosmogonie, cette distribution des distances planétaires serait vraisemblablement liée au mode de formation des composantes du système solaire par des processus d'accrétion de matière dans une masse gazeuse originelle. L'analyse des systèmes extrasolaires à composantes planétaires multiples permettra de confronter cette relation afin de vérifier s'il s'agit, ou non, d'un artefact.

Si l'on excepte la distance des planètes au Soleil, leur répartition en fonction du diamètre échappe à une loi harmonique évidente. Les « gros » corps, de Jupiter à Neptune, sont distribués suivant un ordre au sujet duquel les astronomes vont émettre bien des hypothèses.

Étudiées du point de vue mathématique par James Clerk Maxwell (1859), Jacques Babinet, Édouard Roche (1875), Hervé Faye (1885), Henri Poincaré (1911), James Jeans (1930), la relation de Titius-Bode et les idées originales de Laplace en matière de cosmogonie ne se révèlent pas totalement exemptes de faiblesses. Cependant, même si aucun scénario de formation du système solaire n'est totalement satisfaisant aujourd'hui, le modèle de la nébuleuse protosolaire de Laplace reste l'hypothèse cosmogonique la plus plausible. Cette théorie, vieille de plus de deux siècles, a pu être rajeunie.

Les contributions de Jeans et de Spitzer

Les effets de marée provoqués par le rapprochement de deux étoiles constituent une autre approche des hypothèses cosmogoniques. La déformation de deux astres[...]