実際の計画がどうなっているかは知りませんが、
西九州ルートの本命は、博多〜佐賀・長崎だけの区間運転ではなく、京阪神からの直通列車だというのは比較的知られているところだと思います。
その時、山陽新幹線区間に西九州ルートの短編成列車を単独で走らせるのは、ダイヤ上でも人員的にも無駄が多くなります。

例えば「新大阪駅、毎時00分発は九州新幹線直通（長崎・鹿児島中央行き）」とすれば、
長崎行きと鹿児島行きで便を迷う事も無くなりますしね。（号車の注意は必要ですが）

ですので、可能性は大いにあると思います。
（車両の改造や信号設備の制御変更などは必要でしょうが）

あと、その場合の分岐駅は恐らく博多駅になると思われます。
新鳥栖駅新幹線ホームの長さが、10両分しか無いため、併結すると収まらないからです。
（西九州ルート用の車両はN700Sベースとの予想も出ていますが、その通りならば最短編成で６両×２）
九州新幹線内、もしくは博多駅構内の容量が逼迫しない限り、新鳥栖駅のホーム延伸までは踏み切らない物と思われます。