L'annonce de la découverte de trois nouveaux objets occupant la même orbite que Neptune, appelés astéroïdes "Troyens", a été faite en juin 2006 par des chercheurs du département du magnétisme terrestre de la Carnegie Institution et de l'Observatoire Gemini à Hilo (Hawaii). Cette annonce apporte la preuve que Neptune, comme sa grande cousine Jupiter, héberge un épais nuage de Troyens sur son orbite, et que ces astéroïdes partagent probablement une origine commune. Elle porte aussi le nombre total de Troyens de Neptune connus à quatre.

2001 QR322, de 65 km de diamètre, avait été découvert en 2001. Les trois nouveaux astéroïdes Troyens sont 2004 UP10 (découvert en 2004, diamètre d'environ 42), 2005 TN53 et 2005 TO74 (découverts en 2005, diamètre de respectivement 40 et 50 km).

Ci-dessous, les images de la découverte du Troyen neptunien à forte inclinaison élevée 2005 TN53.

Ces images montrent la découverte du nouveau Troyen de Neptune, l'astéroïde 2005 TN53. Elles ont été prises à 30 minutes d'intervalle avec le télescope de 6,5 m Magellan au Chili le 7 octobre 2005. Le mouvement du Troyen se détache clairement en comparaison avec l'arrière-plan d'étoiles et de galaxies.

"Il est passionnant d'avoir quadruplé la population de Troyens connus de Neptune." dit Scott Sheppard de l'Institution Carnegie, auteur principal de l'étude qui est présentée dans l'édition en ligne de la revue Science du 15 juin 2006. "Nous avons beaucoup appris sur le processus de verrouillage de ces astéroïdes sur des orbites stables et sur leur composition probable, ce qui rend cette découverte particulièrement gratifiante".

Les Troyens de Neptune récemment découverts sont le quatrième groupe stable d'astéroïdes observés autour du Soleil. Les autres sont la Ceinture de Kuiper juste au delà de Neptune, les Troyens de Jupiter, et la Ceinture principale d'astéroïdes entre mars et Jupiter. Des indices montrent que les Troyens de Neptune sont plus nombreux que ceux de la Ceinture principale ou que les Troyens de Jupiter mais ils sont difficiles à observer car plus éloignés du Soleil. Les astronomes ont donc besoin des plus gros télescopes du monde équipés de caméras numériques sensibles pour les détecter.

Sur le schéma du système solaire extérieur ci-contre, des astéroïdes "Troyens" partagent les orbites de Jupiter et de Neptune. Aux deux points à 60° de chaque planète, des forces gravitationnelles de la planète et du Soleil se combinent pour verrouiller les astéroïdes sur une orbite stable et synchronisée. Les trois nouveaux Troyens ont été découverts dans la région en avant de Neptune, portant leur nombre total à quatre. La découverte montre que Neptune héberge probablement des nuages de Troyens qui sont plus peuplés que ceux situés sur l'orbite de Jupiter.

Les astéroïdes Troyens s'agglutinent autour d'un des deux points situés devant ou derrière la planète à d'environ 60° sur son orbite, ou points de Lagrange. Dans ces endroits, l'attraction gravitationnelle de la planète et celle du Soleil se combinent pour bloquer les astéroïdes sur des orbites stables synchronisées avec la planète. L'astronome allemand Max Wolf avait identifié le premier Troyen de Jupiter en 1906, et depuis plus de 1800 de ces astéroïdes ont été découverts sur l'orbite de la planète. Parce que les Troyens partagent l'orbite de la planète, ils peuvent aider les astronomes à comprendre comment les planètes se forment et comment le Système solaire à évolué.

Les chercheurs ont développé la théorie que les des Troyens pourraient aussi accompagner d'autres planètes, mais des indices pour l'appuyer ne sont apparus que récemment. En 2001, Sheppard and Chadwick Trujillo de l'Observatoire Gemini, qui est aussi un des auteurs de l'étude actuelle, ont trouvé le second Troyen de Neptune à l'aide de télescope Baade de 6,5 m de l'Institution Carnegie à Las Campanas au Chili. Ils ont trouvé deux Troyens de plus en 2005, portant leur nombre à quatre, et les ont observé à nouveau à l'aide du télescope de 8 m Gemini North sur le Mauna Kea à Hawaii pour déterminer plus précisément leurs orbites. Les quatre Troyens connus de Neptune se trouvent sur le point de Lagrange situé à l'avant de la planète.

Un des nouveaux Troyens (2005 TN53) possède une orbite notablement plus inclinée sur le plan du Système solaire que celle des trois autres. Quoiqu'il soit le seul à avoir une orbite si inclinée, les méthodes utilisées pour pour observer les astéroïdes ne sont pas sensibles à des objets si inclinés par rapport au reste du Système solaire. L'existence d'un tel Troyen suggère qu'il y en a beaucoup plus comme lui, et que les Troyens de Neptune dans leur ensemble occupent un nuage épais avec des orbites complexes et entrelacées.

"Nous sommes vraiment surpris de trouver un Troyen neptunien avec une telle inclinaison orbitale", dit Trujillo. "La découverte d'un Troyen de Neptune incliné implique qu'il pourrait il y en avoir beaucoup loin du plan du Système solaire, et que les Troyens sont vraiment un "nuage" ou un "essaim" d'objets co-orbitant avec Neptune".

Une grande population de Troyens neptuniens à inclinaison élevée éliminerait la possibilité qu'ils soient issus du début de l'histoire du Système solaire, car des groupes d'astéroïdes primordiaux inaltérés se seraient alignés près de son plan. Ces nuages se sont probablement formés comme l'on fait ceux des Troyens de Jupiter : Une fois les planètes géantes en place sur leurs orbites autour du Soleil, tout astéroïde qui s'est trouvé dans la "région Troyenne" s'est figé sur son orbite.

Sheppard et Trujillo on également comparé, pour la première fois, les couleurs des quatre Troyens de Neptune connus. Ils ont tous la même teinte rouge pâle, suggérant qu'ils partagent la même origine et la même histoire. Quoique se soit difficile à dire avec seulement quatre objets, les chercheurs pensent que les Troyens neptuniens peuvent avoir une origine commune avec celles des Troyens de Jupiter et des satellites irréguliers extérieurs des planètes géantes. Ces objets pourraient être les derniers restes de petits corps nombreux qui se sont formés dans la région des planètes géantes, une grande partie d'entre eux devenant des constituants des planètes ou étant expulsés hors du Système solaire.

Crédit : Scott S. Sheppard, Carnegie Institution of Washington, USA

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