Une planète née des mathématiques « effacée

Au 19e siècle, les astronomes ont calculé l'existence d'une planète dans le système solaire et l'ont nommée Vulcain, mais personne ne l'avait réellement observée.

Mercure, la planète la plus proche du Soleil dans le système. Photo : NASA — Mercure, la planète la plus proche du Soleil dans le système. Photo : *NASA*

Il y a des centaines d'années, des scientifiques ont remarqué que l'orbite d'Uranus était légèrement différente de celle prédite par la théorie de la gravitation de Newton. En juillet 1846, l'astronome et mathématicien français Urbain Le Verrier a suggéré que cet écart pouvait s'expliquer par une autre planète et a fait une prédiction sur l'orbite de ce corps céleste inconnu.

Le Verrier n'était pas tant intéressé par la découverte de la nouvelle planète au télescope qu'il l'avait déjà trouvée mathématiquement. La tâche d'observation fut confiée à l'astronome allemand Johann Gottfried Galle. Le 23 septembre 1846, Galle observa l'emplacement où Le Verrier avait prédit la présence de la nouvelle planète. Cependant, à la surprise générale, Galle ne vit pas la mystérieuse planète, mais découvrit Neptune à un degré près.

On demanda ensuite à Le Verrier d'observer une autre planète, Mercure. Étant si proche du Soleil, Mercure est l'une des planètes les plus difficiles à observer du système solaire. Le Verrier fut chargé d'appliquer la physique newtonienne pour tracer l'orbite de la planète.

Le Verrier, cependant, échoua. Malgré tous ses efforts, l'orbite excentrique de Mercure laissait perplexe. Selon la théorie de Newton, les planètes se déplaçaient sur des orbites elliptiques autour du Soleil, mais les observations montrèrent que l'orbite de Mercure fluctuait davantage que ne le permettait l'attraction gravitationnelle des planètes connues.

Comme pour Uranus, Le Verrier pensait qu'une autre planète était à l'origine des changements de trajectoire de Mercure. Il finit par nommer cette mystérieuse planète Vulcain, d'après le dieu romain du feu.

Bientôt, les astronomes commencèrent à signaler des observations de Vulcain, la première étant celle de l'astronome amateur Edmond Modeste le 26 mars 1859. À partir des observations de Modeste, Le Verrier calcula l'orbite de la nouvelle planète. Il estimait qu'elle effectuerait un transit (une planète passant entre son étoile et un observateur, comme Mercure passant entre le Soleil et la Terre) deux à quatre fois par an.

Le Verrier affina ses calculs en s'appuyant sur d'autres observations, mais Vulcain n'a jamais été observé de manière fiable. De nombreuses observations de la planète peuvent s'expliquer par des taches solaires, des planètes connues et des étoiles proches.

Pourtant, Vulcain persista pendant 70 ans. En 1879, les médias annoncèrent même que Vulcain transiterait le Soleil, d'après les calculs de l'astronome Theodor von Oppolzer. Cependant, personne ne vit la planète. On la chercha à presque chaque éclipse solaire de cette époque, mais en vain.

Finalement, la planète générée mathématiquement par Le Verrier fut « effacée » par une nouvelle théorie physique : la relativité générale. La théorie d'Einstein permettait de prédire la trajectoire de Mercure sans l'influence d'autres planètes.

La relativité générale soutient que la gravité résulte de la courbure de l'espace-temps causée par les objets massifs, les objets les plus proches étant les plus affectés. Cette théorie peut donc expliquer les oscillations de l'orbite de Mercure, la planète la plus proche du Soleil. Les planètes du système solaire externe sont moins affectées car plus éloignées du Soleil.

Ainsi, la théorie d'Einstein permet d'expliquer les orbites de Mercure, de la Terre, de Mars, de Jupiter et de nombreuses autres planètes sans recourir à d'autres planètes. L'avènement de cette nouvelle théorie fait également de Vulcain un objet du passé.

Thu Thao (selon IFL Science )

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