Astéroïde troyen

Les astéroïdes troyens sont un groupe d'astéroïdes qui partagent l'orbite de la planète Jupiter autour du Soleil aux alentours des points de Lagrange L₄ et L₅ de l'orbite de cette planète, c'est-à-dire qu'ils sont situés à 60° en avance ou en retard sur Jupiter.

Les astéroïdes troyens portent ce nom du fait d'une convention qui les nomme d'après les personnages de la guerre de Troie. Par extension, le terme « troyen » est utilisé pour désigner tout autre petit objet qui partage une relation similaire avec deux autres corps plus gros, comme les troyens de Mars ou de Neptune.

Le premier astéroïde troyen découvert par Max Wolf en 1906 fut nommé « Achille », d'après le héros de l’Iliade, le poème épique d'Homère relatant la guerre de Troie. À la suite de Wolf, les astéroïdes découverts aux alentours des points de Lagrange de Jupiter se virent attribuer des noms associés à l’Iliade et le groupe dans son ensemble fut intitulé « troyens ».

Les astéroïdes situés au point L₄ portent le nom d'un héros ou d'un concept grec et sont appelés « camp grec » ou « groupe d'Achille » ((588) Achille, (659) Nestor, (911) Agamemnon, (1143) Odyssée, etc.). Ceux situés au point L₅ portent des noms de héros troyens et sont collectivement nommés « camp troyen » ((884) Priam, (1172) Énée, (1173) Anchise, etc.). Cependant, chacun des groupes possède un transfuge : (624) Hector, nommé après le héros troyen Hector, est situé autour du point L₄ et inversement (617) Patrocle, bien que portant le nom du héros grec Patrocle, est situé au point L₅. Pour compliquer la chose, le camp troyen est parfois nommé « groupe de Patrocle », cet astéroïde étant l'un des plus grands de cet ensemble.

Les astéroïdes troyens possédant une désignation définitive, et dont on connait donc suffisamment les éléments orbitaux, possèdent un demi-grand axe compris entre 5,051 (pour (63176) 2000 YN₅₉) et 5,358 ua (pour (22049) 1999 XW₂₅₇). Quelques troyens ne possédant qu'une désignation provisoire sont situés en dehors de ces bornes, allant jusqu'à 4,712 ua pour 2003 FH₇ et 5,667 ua pour 2002 AO₁₄₈, mais 97% de ceux-ci restent compris dans les bornes sus-citées. Par comparaison, le demi-grand axe de Jupiter vaut 5,203 ua.

L'inclinaison des troyens sur l'écliptique varie cependant entre 0,1° ((65211) 2002 EK₁) et 55,4° ((83983) 2002 GE₃₉), avec une grande dispersion des valeurs. L'excentricité de 95% des troyens est inférieure à 0,16 ; le plus excentrique des troyens numérotés, (5144) Achate, atteint 0,273. Leur période orbitale est en revanche égale à celle de Jupiter, 11,9 a, un exemple de résonance orbitale 1:1.

Observés dans un système de coordonnées où Jupiter apparaît fixe, tous les astéroïdes troyens semblent orbiter autour de l'un ou l'autre des deux points de Lagrange L₄ et L₅. Les astéroïdes troyens forment donc deux nuages allongés et incurvés autour de ces deux points.

La taille des astéroïdes troyens varie considérablement. Le plus grand, (624) Hector, est un objet allongé de 370 km de long sur 170 km de large. (624) Hector possède un satellite, S/2006 (624) 1, de 15 km de diamètre. (617) Patrocle est un astéroïde binaire, composé de deux corps de taille similaire ; le plus petit est nommé Ménœtios.

Selon une étude menée par l'équipe de Franck Marchis de l'observatoire Keck de Hawaii et publiée en 2006, la masse volumique de l'astéroïde binaire (617) Patrocle est inférieure à celle de la glace d'eau, suggérant que cette paire, et peut-être tous les troyens, ressemble plus aux comètes ou aux objets de la ceinture de Kuiper qu'aux astéroïdes de la ceinture principale.

En 2007, les astéroïdes troyens formaient le deuxième groupe d'astéroïdes connus le plus important, après ceux de la ceinture d'astéroïdes.

Au 12 mars 2008, on connaissait 2 337 troyens de Jupiter, dont 1 234 possédaient une désignation définitive. Le point de Lagrange L₄ (le camp grec) en regroupait 1 260, dont 694 numérotés. Le point de Lagrange L₅ (le camp troyen) en comptait 1 067, dont 540 numérotés.

Le nombre de troyens connus augmente régulièrement, indiquant que la zone pourrait en contenir d'autres invisibles avec les instruments actuels : en octobre 1999, 170 possédaient un numéro ; en juillet 2004, ce nombre avait grimpé à 877.

Potentiellement, les points de Lagrange L₄ et L₅ de chacune des planètes du système solaire pourraient contenir des astéroïdes. Concrètement, aucun n'a été détecté pour Mercure, Vénus et la Terre, sans doute en raison de l'instabilité de leurs points de Lagrange perturbés par la proximité de la masse solaire. Aucun n'a été observé pour Saturne et Uranus, probablement à cause de la proximité de Jupiter.

En revanche, trois astéroïdes ont été découverts au point L₅ de l'orbite de Mars, dont (5261) Eurêka, et un quatrième au point L₄. Six astéroïdes ont été observés autour du point L₄ de Neptune, dont 2001 QR₃₂₂ et 2004 UP₁₀, et un autour du point L₅, 2008 LC₁₈. Par analogie, ces astéroïdes sont nommés troyens de Mars et de Neptune.

On pense actuellement qu'Edward Barnard effectua la première observation d'un astéroïde troyen en 1904, mais l'importance de cette observation passa inaperçue. On supposa qu'il s'agissait de Phœbé, la lune de Saturne alors récemment découverte et située à deux minutes d'arc, ou même d'une étoile. L'identité du point de lumière observé par Barnard ne fut pas réalisée avant que ne fût calculée l'orbite du troyen (12126) 1999 RM₁₁, un objet (re)découvert en 1999.

En février 1906, l'astronome allemand Max Wolf découvrit un astéroïde au point de Lagrange L₄ du système Soleil-Jupiter et le nomma (588) Achille, d'après Achille, un des héros de L'Iliade. L'étrangeté de son orbite fut remarquée après quelques mois et rapidement d'autres astéroïdes furent découverts près des deux points de Lagrange.