Une orbite en fer à cheval se produit lorsqu’un observateur sur un corps en orbite (comme la Terre) observe le mouvement d’un autre corps en mouvement dont l’orbite est plus excentrique, mais a approximativement la même période. En conséquence, la trajectoire parcourue par le corps observé semble avoir la forme d’un haricot.
La trajectoire ne se referme pas, mais avance ou recule à chaque fois, le point le long duquel l’objet voyage semblant se déplacer en douceur le long de l’orbite terrestre sur une longue période de temps. Lorsque l’objet observé se rapproche de la Terre, sa direction apparente change. Sur l’ensemble d’un cycle, le centre a la forme d’un fer à cheval, d’où son nom.
Plusieurs astéroïdes, tels que (3753) Cruithne, (419624) 2010 SO16, (54509) YORP, (85770) 1998 UP1, 2002 AA29 et 2003 YN107, sont des corps dont l’orbite semble avoir la forme d’un fer à cheval. Les satellites de Saturne Epiméthée et Janus ont des orbites en fer à cheval l’un par rapport à l’autre.
Les orbites en têtard se produisent lorsque l’objet sur une orbite en fer à cheval dépasse les points de Lagrange L4 et L5 du corps de référence. Au fur et à mesure que le corps se rapproche ou s’éloigne de l’objet d’observation, la gravité de ce dernier provoque l’accélération ou la décélération de l’autre corps, ce qui entraîne une modification de son orbite appelée « libration ».
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