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10 avril 2009 5 10 /04 /avril /2009 09:23

 

 

   (Cet article a été écrit par Monsieur Bruno MONTIER, membre du Club d’Astronomie de Lyon Ampère. Il a été publié en septembre 2008 dans le numéro 87 de la revue NGC69).

 



    Les astéroïdes dit " Troyens " sont peu connus, et pourtant ils représentent le groupe le plus important en population de ces objets après celui de la ceinture principale. Des découvertes récentes permettent de penser qu’ils pourraient nous apprendre beaucoup sur la genèse du système solaire et nous apporter des réponses que l’on pensait trouver plus loin, dans la ceinture de Kuiper et le nuage de Oort (voir le rappel en bas de l'article).

 


     La prédiction de Lagrange et les Troyens de Jupiter

 


    En 1772, Pierre de Lagrange, grand mathématicien français avait démontré que si trois corps célestes se trouvaient à 60° l’un de l’autre, ils resteraient éternellement en équilibre stable.

    En 1906 Max Wolf découvrit un corps qui précédait Jupiter de 60 ° sur son orbite et que l’on nomma Achille. Il répondait donc à ces conditions en formant un triangle équilatéral avec Jupiter et le Soleil. Quelques mois plus tard, on trouva cette fois en arrière de Jupiter mais sur la même orbite un autre astéroïde que l’on baptisa du nom d’un autre héros d’Homère, Patrocle. A partir de ce moment de nombreux autres furent découverts aux mêmes endroits et il fut décidé de nommer les astéroïdes " en avant " du nom des héros Grecs de l’Iliade et les astéroïdes " en arrière " du nom des héros Troyens.

 


    Petite parenthèse mythologique : avant que l’on ait décidé de mettre d’un coté tous les Grecs et de l’autre coté tous les Troyens, Patrocle -héros Grec- s’était glissé chez les " astéroïdes Troyens " Troyens et Hector - héros Troyen qui tue Patrocle dans l’Iliade - s’était dangereusement fourvoyé dans le groupe des " astéroïdes Troyens " Grecs.


    Comme l’Iliade racontait l’histoire de la guerre de Troie, on a donné par extension le nom de " troyens " à tous les objets du système solaire présent à ces deux points d’équilibre plus connus maintenant sous les noms de points de Lagrange L4 et L5. (pour la position des points de Lagrange d’équilibre stable (L4 et L5) ou instable (L1,L2,L3) voir le graphique ci-dessous appliqué à la Terre, la configuration est la même pour Jupiter.)

 

    Il y a actuellement plus de mille troyens de Jupiter recensés et l’on estime leur nombre total à deux millions. Le plus gros (Hector) mesure 370 x 195 km. Comme dans la ceinture de Kuiper, bien qu’ils restent à distance constante de Jupiter, l’excentricité de leur orbite est forte et la gamme d’inclinaison du plan de leur orbite, très grande - jusqu’à 40°-

 


    Les autres Troyens du système solaire.

 

   
    Dans l’état des connaissances actuelles, Mercure et Vénus n’ont pas de troyens en raison de l’instabilité de leur points de Lagrange perturbés par la proximité de l’énorme masse solaire.

     Il en est de même pour Saturne et Uranus à cause de la masse de Jupiter.

La Terre n’en possède pas non plus bien que 3752 Cruithne qui possède une orbite en fer à cheval liée à la Terre pourrait être considéré comme un cas particulier de troyen.
    Mars, elle en a cinq de petite taille découverts dans les années 1990 et ont les orbites doivent être confirmées.

    Neptune en a également cinq dont les paramètres orbitaux sont incertains.
    En 2005, la découverte d’un corps à l’orbite de très grande inclinaison montre que Neptune héberge probablement encore plus de troyens que Jupiter avec des orbites complexes et entrelacées.

     Le système de Saturne possède quelques cas parmi ses satellites : Hélène est un troyen L4 de Dioné, Telesto et Calypso sont situés aux points L4 et L5 de Thétis.

    Quant à Epiméthée, son positionnement par rapport à Janus évolue en une boucle en forme de fer à cheval de 240 ° qui englobe les points L4 et L5 du couple Janus-Saturne.

 


     Enigmes de la formation du système solaire résolues ?

 


     L’intérêt de la communauté astronomique pour ces astéroïdes a été relancé par les résultats d’un équipe franco-américaine qui vient de déterminer la masse et la densité du couple binaire (Patrocle-Ménoétius) (respectivement 122 et 112 km de diamètre). Alors que l’on s’attendait à des astéroïdes " classiques " à base de chondrites ou de silicates avec une densité de 0,8 g.cm-3, on se trouve avec des objets similaires en taille et en composition - glace d’eau et fine couche de poussière - aux objets cométaires de la ceinture de Kuiper qui gravite au-delà de Neptune. Ils en seraient donc également originaires et leur présence dans la zone des troyens serait le fruit d’une dynamique complexe provoquée par la migration des planètes géantes qui les aurait propulsés dans les régions internes du système solaire avant qu’ils ne soient capturés et confinés dans des zones dynamiquement stables.

    L’hypothèse selon laquelle les quatre planètes géantes étaient à l’origine beaucoup plus proches du Soleil qu’aujourd’hui serait ainsi validée et cette migration expliquerait deux autres énigmes de la formation du système solaire :

 

  • Le bombardement intense et tardif des planètes telluriques qui a aussi créé les énormes bassins d’impact que sont les mers lunaires, 700 millions d’années après la formation de la Terre et de son satellite.
  •  

  • La position actuelle des planète géantes, au départ entourées de corps glacés et rocheux : les planetesimaux. Selon les lois de la dynamique, chaque action provoque une réaction égale et opposée : Si une planète éjecte un planetesimal vers l’extérieur, en compensation, la planète se déplace légèrement vers le Soleil et réciproquement . Les simulations montrent que Jupiter s’est déplacée vers l’intérieur du système solaire pendant que les autres planètes géantes s’éloignaient.
  •  

 

    Ce processus très lent s’est accéléré quand l’orbite de Saturne est entrée en résonance avec celle de Jupiter perturbant violemment les orbites d’Uranus et de Neptune qui ont à leur tour éparpillé leur planetesimaux.

 

    Conclusion


   Pour valider totalement ce modèle, il reste à obtenir deux confirmations : Uranus et Neptune se sont-elles formées dans la même région du système solaire ?

   Les troyens sont ils en majorité similaires aux objets cométaires de la ceinture de Kuiper ?

   Ces objets qui sont dans une région encore difficile à observer focalisent l’attention de la communauté astronomique parce qu’ils conservent des indices sur les débuts du système solaire.

   A défaut d’obtenir des résultats par le biais des observations depuis la Terre, une mission spatiale vers les troyens de Jupiter serait moins difficile et moins hasardeuse que celles envisagées ou déjà effectuées à ce jour : collecte aléatoire de poussières (mission Stardust), impact contre une comète (mission Deep impact). En ce qui concerne la Mission New Horizons ou Pluto-Kuiper belt, elle n’arrivera pas à destination avant 2015 (pour Pluton) et 2026 (pour la ceinture d’astéroïdes).

 


Rappel :

Les astéroïdes de la ceinture principale circulent sur des orbites majoritairement situées entre 2,5 et 3,5 Unités Astronomiques. La ceinture de Kuiper se positionne entre 30 et 55 Unités Astronomique et le nuage de Oort (parfois appelé réservoir de comètes) est à 50 000 Unités Astronomiques et au-delà.

. Le graphique est extrait de l'encyclopédie en ligne Wikipedia.

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Published by Bruno Montier.
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commentaires

Soft@ge 14/04/2009 08:56

Et bien, çà n'a pas trainé !
J'ai lu cela avec plaisir pour ne pas dire passion. En fait, j'avais un peu peur qu'il soit redondant avec mon prochain article sur les L4, L5, alors qu'il est descriptif de notre système. J'appuyerais donc surtout sur le principe mathématique afin d'être complémentaire.
Merci et bonne semaine.

grelots 10/04/2009 18:29

Merci pour cet article...
Bon WE
JM