Les astéroïdes troyens sont un groupe bien connu de corps célestes relativement petits, dont les orbites sont situées entre celles de Mars et de Jupiter. C’est ce que l’on appelle la ceinture d’astéroïdes. Cependant, avec la découverte de la ceinture de Kuiper et du nuage d’Oort, on a commencé à l’appeler la ceinture principale d’astéroïdes.
Les astéroïdes, et notamment Vesta, Cérès, Eros ou Pallada, ainsi que les morceaux de roche de quelques mètres de diamètre, gravitent autour du Soleil sur des orbites dont le rayon varie entre 2,1 et près de 4 unités astronomiques (u.a.). Rappelons qu’une unité astronomique correspond à la distance Terre-Soleil, soit 150 millions de kilomètres.
Cependant, au tout début du XXe siècle, on a découvert un astéroïde qui n’entrait pas dans ces règles. Il se déplaçait sur la même orbite que Jupiter, le devançant de 60° par rapport au Soleil. Il a donc été confirmé que parmi les petits corps célestes de notre système stellaire, il existe des objets qui se déplacent, comme en laisse, derrière les planètes, ou «astéroïdes troyens».
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Les mystérieux points de Lagrange.
L’astronomie a fait des progrès considérables au cours des dernières décennies. Les télescopes lancés hors de l’atmosphère en orbite terrestre, les supercalculateurs les plus puissants ont pris leur place dans la formation. Cependant, un problème physique et mathématique n’a toujours pas été résolu : le calcul du mouvement de trois corps en interaction gravitationnelle. Aucun scientifique n’a encore proposé un moyen de calculer les orbites de trois corps pour une période plus ou moins longue.
Le seul mathématicien à avoir obtenu un certain succès dans ce domaine est le Français Joseph Lagrange. À la fin du XVIIIe siècle, il a calculé les lois de rotation de trois corps célestes, à la seule condition que l’un d’entre eux ait une masse négligeable par rapport aux deux autres. Les calculs de Lagrange ont prouvé qu’il existe des régions, des points de l’espace, dans lesquels l’influence gravitationnelle des deux corps massifs s’équilibre. Et le troisième corps (léger), se trouvant dans ces points, peut rester presque immobile par rapport aux deux corps lourds.
Comment cela est-il possible ? Prenons l’exemple du point L1 sur le schéma. Selon les lois de la mécanique céleste de Newton, un corps plus proche du Soleil que la Terre devrait orbiter plus rapidement et «voler» vers l’avant. Pourquoi cela ne se produit-il pas et pourquoi le corps tourne-t-il autour de la planète ? Oui, parce que la Terre attire l’objet, comme si elle réduisait la force de gravité solaire (le Soleil «semble» moins massif pour l’objet). Et autour d’un centre plus léger, le satellite tournera plus lentement.
Selon d’autres schémas similaires, les lois de la physique fonctionnent tout aussi bien par rapport à d’autres points de Lagrange.
Découverte et nom
Le premier astéroïde troyen a été découvert en 1904 au point L4 de l’orbite de Jupiter. Comme d’habitude, son nom a été emprunté à l’ancienne épopée hellénique. Le corps céleste a reçu le nom du héros de la légendaire Troie — «Achille». Par la suite, une vingtaine d’autres astéroïdes ont été découverts l’un après l’autre dans l’orbite de la planète géante.
La découverte n’était pas inattendue pour les chercheurs, car pour vérifier la théorie de Lagrange, de nombreux astronomes se sont essayés, la question n’étant que dans les capacités techniques dont ils disposaient. Comme prévu, tous les corps découverts sont situés aux points L4 et L5 de l’orbite de Jupiter.
Et tous les noms, après Achille, ont été donnés en l’honneur des héros de la guerre de Troie : Ajax, Hector, Diomède, Patrocle, etc. Au point L4, les guerriers «installés» du côté grec attaquant, et au point L5, les Troyens installés. Le nom d'»astéroïdes troyens» a donc été retenu pour tous les objets similaires découverts par la suite, y compris sur l’orbite d’autres planètes.
Pendant longtemps, la plupart des scientifiques ont douté de la possibilité de l’existence de Troyens sur de petites planètes telles que la Terre ou Mars. Après tout, un tel astéroïde, en plus de la planète elle-même et du luminaire, aura un impact gravitationnel important sur d’autres corps massifs du système solaire, et la stabilité de l’objet dans les points de Lagrange d’une petite planète est discutable. Cependant, en 1990, un astéroïde a été découvert au point L5 de Mars, nommé «Eureka».
Matériel sur le sujet
Le champion du nombre d’astéroïdes troyens est sans doute Jupiter, la planète la plus grande et la plus massive du système solaire. À ce jour, on connaît de manière fiable plus de six mille «troyens» sur son orbite. Les autres grandes planètes (Uranus, Neptune et Saturne) comptent un ordre de grandeur inférieur de satellites troyens. Et la raison en est non seulement leur masse, moindre par rapport à Jupiter, mais aussi le voisinage de cette géante gazeuse. Jupiter, grâce à son énorme masse, vole facilement les astéroïdes des autres, ou les fait sortir des points de Lagrange, les envoyant tourner autour de l’étoile sur leur propre orbite elliptique, ou même du tout, comme une fronde, les éjectant hors du système solaire.
Les astéroïdes troyens de la Terre
Pendant très longtemps, il n’a pas été possible de détecter des astéroïdes troyens sur notre planète. En effet, les points L4 et L5 de la Terre sont presque toujours situés, pour un observateur situé à la surface de la planète, du côté du jour et la lumière du soleil empêche les observations.
Le problème a atteint son paroxysme en 2010 avec le lancement du télescope orbital Wise dans l’espace. Le premier, et jusqu’à présent le seul, cheval de Troie de la planète Terre 2010TK7 a été découvert. Il est situé au point de Lagrange L4. 2010TC7 est un morceau de roche de forme irrégulière d’environ 300 mètres de diamètre, comme il en existe de nombreux dans l’espace.
Application pratique
Les scientifiques proposent d’utiliser les propriétés des astéroïdes troyens de différentes manières à l’avenir. Ainsi, par exemple, le point L2 du système Soleil-Terre peut être utilisé pour y placer un télescope en orbite. Une telle station d’observation, constamment dans l’ombre de la planète, sera dans une position plus favorable qu’une station orbitale. Il sera plus commode d’effectuer de longues observations d’une certaine partie du ciel en raison de l’absence de rotation autour de la Terre.
Le point L1 peut devenir un bon lieu de délocalisation de la station pour une surveillance constante du luminaire. Il est temps de détecter l’augmentation de l’activité solaire, d’avertir les services au sol de l’imminence d’une éjection de plasma solaire. Tout cela peut être fait en temps utile avec l’aide de l’appareil scientifique situé à la première «frontière».
L’exploration future de la Lune sera probablement impensable sans de grandes stations spatiales intermédiaires planant dans l’espace entre notre planète et son satellite naturel. Les appareils situés aux points de Lagrange du système Terre-Lune peuvent s’acquitter de cette tâche de manière optimale.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023