Satellites naturels de Jupiter

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Introduction

La planète Jupiter possède 63 satellites naturels connus : la plus grande planète du système solaire est aussi celle qui s'entoure du plus grand nombre de satellites.

Découverte des satellites

Premières découvertes

Les premières lunes de Jupiter furent découvertes en 1610, lorsque Galilée observa les quatre grands satellites du système jovien : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ces satellites, les premiers à avoir été observés en dehors de la Lune, ont été ensuite nommées lunes galiléennes en son honneur. Il est possible cependant qu'une observation antérieure ait été réalisée en 362 av. J.-C. par l'astronome chinois Gan De.

Au cours des quatre siècles suivants, huit autres satellites furent découverts : Amalthée (1892) , Himalia (1904) , Élara (1905) , Pasiphaé (1908) , Sinopé (1914) , Lysithéa et Carmé (1938) , et Ananké (1951) . Pendant les années 1970, deux autres satellites furent observés à partir de la Terre : Léda (1974) et Thémisto (1975) , qui fut ensuite perdu puis retrouvé en 2000 .

Voyager

Avant l'arrivée de sondes spatiales dans l'environnement de Jupiter, 13 satellites étaient donc connus (14 en comptant Thémisto). Les missions Voyager, qui survolèrent le système jovien en 1979, permirent la découverte de trois nouvelles lunes : Métis et Thébé en mars 1979 sur des photographies de Voyager 1, Adrastée en juillet 1979 par Voyager 2 .

Dernières découvertes

Entre 1979 et 1999, aucun nouveau satellite de Jupiter ne fut découvert et il fallut attendre des progrès suffisants dans le domaine des détecteurs pour que les observations reprennent.

Le 6 octobre 1999, le programme Spacewatch découvrit ce qui fut initialement considéré comme un nouvel astéroïde, 1999 UX₁₈ mais qui fut rapidement identifié comme une nouvelle lune de Jupiter, Callirrhoé .

Un an plus tard, entre le 23 novembre et le 5 décembre 2000, l'équipe de Scott S. Sheppard et David C. Jewitt de l'université d'Hawaï débuta une campagne systématique de dépistage des petites lunes irrégulières de Jupiter. L'équipe varia au fil du temps, incluant Yanga R. Fernández, Eugene A. Magnier, Scott Dahm, Aaron Evans, Henry H. Hsieh, Karen J. Meech, John L. Tonry, David J. Tholen (tous de l'université d'Hawaï), Jan Kleyna (université de Cambridge), Brett James Gladman (université de Toronto), John J. Kavelaars (Institut Hertzberg d'astrophysique), Jean-Marc Petit (Observatoire de Besançon) et Rhiannon Lynne Allen (université du Michigan / université de Colombie Britannique). Elle utilisa des caméras CCD, les plus grandes au monde, montées sur deux des treize télescopes situés au sommet du Mauna Kea à Hawaï : le Subaru (8,3 m de diamètre) et le Canada-France-Hawaï (3,6 m).

Les observations de 2000 révélèrent dix nouvelles lunes, portant le total de satellites à 28 après la redécouverte de Thémisto au début de l'année 2000 : Calycé, Jocaste, Érinomé, Harpalycé, Isonoé, Praxidiké, Mégaclité, Taygèté, Chaldèné et S/2000 J 11 .

L'année suivante, du 9 au 11 décembre 2001, onze autres lunes furent découvertes, amenant le total à 39 : Hermippé, Eurydomé, Spondé, Calé, Autonoé, Thyoné, Pasithée, Euanthé, Orthosie, Euporie et Aitné .

L'année 2002 fut moins fructueuse et une seule lune, Arché, fut découverte . En revanche, une session d'observation menée du 5 au 9 février 2003 conduira à la découverte de 23 nouveaux satellites : Eukéladé, S/2003 J 2, S/2003 J 3, S/2003 J 4, S/2003 J 5, Hélicé, Aoédé , Hégémone , S/2003 J 9, S/2003 J 10, Callichore, S/2003 J 12 , Cyllèné, Coré, S/2003 J 15, S/2003 J 16, Hersé, S/2003 J 18 , S/2003 J 19, Carpo , Mnémé , Telxinoé et S/2003 J 23 .

La plupart des 47 satellites découverts après 2000 possèdent des orbites éloignées, excentriques, inclinées et rétrogrades ; ils font en moyenne 3 kilomètres de diamètre, le plus grand atteignant à peine 9 km. On pense que ce sont tous des corps astéroïdaux ou cométaires capturés, possiblement fragmentés en plusieurs morceaux.

En 2006, on connaissait 63 lunes à Jupiter, le record du système solaire. Il est possible que d'autres lunes plus petites (moins d'un km de diamètre) restent à découvrir.

Table des satellites

Notez que les satellites extérieurs semblent déroger à la troisième loi de Kepler dans cette liste. Ceci provient de ce que la table est triée par ordre de période moyenne croissante, ce qui est, dans ce cas-ci, différent de l'ordre de distance moyenne croissante : les satellites extérieurs ont des orbites en évolution constante, et les valeurs moyennes ne restent pas en correspondance comme les valeurs instantanées le font.

Nom	Diamètre (km)	Masse (kg)	Rayon orbital (km)	Période (d)	Inclinaison (°)	Excentricité	Groupe
Métis	43	1,2×10	128 000	0,295	0,019	0,0012	Amalthée
Adrastée	26×20×16	7,5×10	129 000	0,298	0,054	0,0018	Amalthée
Amalthée	262×146×134	2,1×10	181 400	0,498	0,388	0,0031	Amalthée
Thébé	110×90	1,5×10	221 900	0,675	1,070	0,0177	Amalthée
Io	3 643	8,9×10	421 800	1,769	0,036	0,0041	Lune galiléenne
Europe	3 122	4,8×10	671 100	3,551	0,469	0,0094	Lune galiléenne
Ganymède	5 262	1,5×10	1 070 400	7,155	0,170	0,0011	Lune galiléenne
Callisto	4 821	1,1×10	1 882 700	16,689	0,187	0,0074	Lune galiléenne
Thémisto	8	6,9×10	7 284 000	130,020	43,259	0,2426	Thémisto
Léda	20	1,1×10	11 165 000	240,920	27,457	0,1636	Himalia
Himalia	170	6,7×10	11 461 000	250,560	27,496	0,1623	Himalia
Lysithéa	36	6,3×10	11 717 000	259,200	28,302	0,1124	Himalia
Élara	86	8,7×10	11 741 000	259,640	26,627	0,2174	Himalia
S/2000 J 11	4	9,0×10	12 555 000	286,950	28,273	0,2484	Himalia
Carpo	3	4,5×10	16 989 000	456,100	51,395	0,4297	?
S/2003 J 12	1	1,5×10	17 582 000	489,500	151,140	0,5095	?
Euporie	2	1,5×10	19 304 000	550,740	145,767	0,1432	Ananké ?
S/2003 J 3	2	1,5×10	20 221 000	583,880	147,550	0,1970	Ananké ?
S/2003 J 18	2	1,5×10	20 514 000	596,590	146,104	0,0221	Ananké ?
S/2003 J 16	2	1,5×10	20 957 000	616,360	148,537	0,2246	Ananké
Mnémé	2	1,5×10	21 069 000	620,040	148,635	0,2273	Ananké
Euanthé	3	4,5×10	20 797 000	620,490	148,910	0,2321	Ananké
Orthosie	2	1,5×10	20 720 000	622,560	145,921	0,2808	Ananké ?
Harpalycé	4	1,2×10	20 858 000	623,310	148,644	0,2268	Ananké
Praxidiké	7	4,3×10	20 907 000	625,380	148,967	0,2308	Ananké
Thyoné	4	9,0×10	20 939 000	627,210	148,509	0,2286	Ananké
Telxinoé	2	1,5×10	21 162 000	628,090	151,417	0,2206	Ananké ?
Ananké	28	3,0×10	21 276 000	629,770	148,889	0,2435	Ananké
Jocaste	5	1,9×10	21 061 000	631,600	149,429	0,2160	Ananké
Hermippé	4	9,0×10	21 131 000	633,900	150,725	0,2096	Ananké ?
Hélicé	4	9,0×10	21 263 000	634,770	154,773	0,1558	Ananké
S/2003 J 15	2	1,5×10	22 627 000	689,770	146,501	0,1910	Ananké
Hersé	2	1,5×10	22 992 000	714,470	164,917	0,2378	Carmé
S/2003 J 10	2	1,5×10	23 041 000	716,250	165,086	0,4295	Carmé ?
Eurydomé	3	4,5×10	22 865 000	717,330	150,274	0,2759	Pasiphaé ?
Pasithée	2	1,5×10	23 004 000	719,440	165,138	0,2675	Carmé
Chaldèné	4	7,5×10	23 100 000	723,700	165,191	0,2519	Carmé
Arché	3	4,5×10	22 931 000	723,900	165,001	0,2588	Carmé
Isonoé	4	7,5×10	23 155 000	726,250	165,268	0,2471	Carmé
Érinomé	3	4,5×10	23 196 000	728,510	164,934	0,2665	Carmé
Calé	2	1,5×10	23 217 000	729,470	164,996	0,2599	Carmé
Aitné	3	4,5×10	23 229 000	730,180	165,091	0,2643	Carmé
Taygèté	5	1,6×10	23 280 000	732,410	165,272	0,2525	Carmé
S/2003 J 23	2	1,5×10	23 563 000	732,440	146,314	0,2714	Pasiphaé
S/2003 J 9	1	1,5×10	23 384 000	733,290	165,079	0,2632	Carmé
Carmé	46	1,3×10	23 404 000	734,170	164,907	0,2533	Carmé
S/2003 J 5	4	9,0×10	23 495 000	738,730	165,247	0,2478	Carmé
Hégémone	3	4,5×10	23 947 000	739,600	155,214	0,3276	Pasiphaé
S/2003 J 19	2	1,5×10	23 533 000	740,420	165,153	0,2556	Carmé
Calycé	5	1,9×10	23 566 000	742,030	165,159	0,2465	Carmé
Pasiphaé	60	3,0×10	23 624 000	743,630	151,431	0,4090	Pasiphaé
Eukéladé	4	9,0×10	23 661 000	746,390	165,482	0,2721	Carmé
Spondé	2	1,5×10	23 487 000	748,340	150,998	0,3121	Pasiphaé
Cyllèné	2	1,5×10	23 951 000	751,940	150,123	0,4116	Pasiphaé
Mégaclité	5	2,1×10	23 493 000	752,880	152,769	0,4197	Pasiphaé
S/2003 J 4	2	1,5×10	23 930 000	755,240	149,581	0,3618	Pasiphaé
Callirrhoé	9	8,7×10	24 103 000	758,770	147,158	0,2828	Pasiphaé
Sinopé	38	7,5×10	23 939 000	758,900	158,109	0,2495	Pasiphaé
Autonoé	4	9,0×10	24 046 000	760,950	152,416	0,3168	Pasiphaé
Aoédé	4	9,0×10	23 981 000	761,500	158,257	0,4322	Pasiphaé
Callichore	2	1,5×10	24 043 000	764,730	165,501	0,2640	Carmé ?
Coré	2	1,5×10	24 011 000	779,180	144,529	0,3351	Pasiphaé
S/2003 J 2	2	1,5×10	29 541 000	979,990	160,638	0,2255	?

Les paramètres orbitaux des lunes portant une désignation temporaire sont susceptibles d'être corrigés dans un proche avenir.

Groupes

Les satellites de Jupiter peuvent être regroupés en plusieurs groupes. Les regroupements intérieurs sont facilement identifiables :

Groupe d'Amalthée
Lunes galiléennes

Les satellites irréguliers progrades :

Thémisto, isolé spatialement.
Groupe d'Himalia, reserré, dont les demi-grands axes sont de l'ordre de 11,86 ± 0,695 Gm et les inclinaisons de 27,5 ± 0,8°. Les excentricités varient de 0,11 à 0,25.
Carpo et S/2003 J 12, deux autres satellites isolés.

Le premier diagramme illustre les orbites des satellites irréguliers de Jupiter. L'excentricité des orbites est représentée par les segments (de périastre à apoastre) avec l'inclinaison représentée sur l’axe vertical. Les satellites au-dessus de l’axe horizontal sont progrades, ceux au-dessous sont rétrogrades. Le demi-grand axe est exprimé en gigamètres (millions de kilomètres) et la fraction du rayon de la sphère de Hill. Le diagramme suivant montre séparément la distribution de l’inclinaison contre l’excentricité pour les satellites rétrogrades, en facilitant l’identification des groupes.

La quasi-totalité des satellites extérieurs rétrogrades irréguliers de Jupiter semblent pouvoir être regroupés en trois grandes familles, partageant des caractéristiques orbitales communes et portant le nom de leur plus gros membre respectif. Ces familles correspondent à des regroupements en demi-grand axe, mais aussi en inclinaison et en excentricité.

Inclinaisons des orbites (en °) en fonction de leur excentricité

Le groupe de Carmé est centré sur un demi-grand axe de 23,404 Gm, une inclinaison de 165,2 ± 0,3° et une excentricité comprise entre 0,238 et 0,272. Seul S/2003 J 10 est un peu à part, à cause de sa grande excentricité.
Le groupe d'Ananké est centré sur un demi-grand axe de 21,276 Gm, une inclinaison de 149 ± 0,5° et une excentricité comprise entre 0,216 et 0,244. Ses limites sont cependant plus floues. Les huit lunes formant le cœur du groupe (S/2003 J 16, S/2003 J 21, Euanthé, Orthosie, Harpalyké, Praxidiké, Thyoné, S/2003 J 22, Ananké, Jocaste) sont bien groupées, mais l'attribution des huit autres au groupe est plus ou moins discutable.
Le groupe de Pasiphaé, enfin, comprend toutes les autres lunes externes, à l'exception de S/2003 J 2, la plus externe ; il est centré sur un demi-grand axe de 23 624 Mm, une inclinaison de 151,4 ± 6,9° et une excentricité comprise entre 0,156 et 0,432. Si ce groupe correspond à une réalité physique, il doit être ancien pour que ses membres soient aussi dispersés.
S/2003 J 2, la lune la plus extérieure de tout le système, est isolée.

Nomenclature

Plusieurs astéroïdes portent les mêmes noms que certaines des lunes de Jupiter : (9) Métis, (38) Léda, (52) Europe, (85) Io, (113) Amalthée, (239) Adrastée et (1036) Ganymède.

Les satellites découverts entre 1904 et 1951 (Himalia, Élara, Pasiphaé, Sinopé, Lysithéa, Carmé et Ananké) ne furent officiellement nommés qu'en 1975, bien après le décès de leurs découvreurs. Ils n'étaient connus que par leurs désignations en chiffres romains (Jupiter VI à Jupiter XII). Voir Nomenclature des satellites naturels.

Quasi-satellites de Jupiter

Quasi-satellites de Jupiter :
2001 QQ199
2004 AE9
P/LINEAR-Catalina
P/LINEAR