Montage préparé d'après des photos prises par la sonde Voyager 1 en novembre 1980
Saturne possède 53 satellites naturels dont l'existence est suffisamment confirmée pour qu'ils soient nommés. Douze autres n'ont encore qu'une désignation temporaire. Parmi ceux-ci, l'existence de trois satellites est particulièrement remise en question. Les satellites de Saturne ont une taille très variée. On y trouve des petites lunes de moins d'un kilomètre de diamètre, mais aussi Titan, plus grand que la planète Mercure. Parmi les satellites recensés, treize ont un diamètre de plus de 50 kilomètres.
Vingt-quatre des lunes de Saturne sont des satellites réguliers. Ils ont une orbite prograde, presque circulaire, et peu inclinée par rapport au plan équatorial de la planète. Parmi ceux ci, on trouve les sept satellites majeurs, les quatre satellites troyens qui ont une orbite commune à un satellite majeur, Hypérion qui orbite en résonance avec Titan et les trois lunes entre Mimas et Encélade qui constituent le groupe des Alkyonides. Les autres satellites réguliers sont situés dans les anneaux de Saturne. Les satellites réguliers sont généralement nommés suivant le nom des Titans ou d'autres personnages associés au dieu Saturne.
Les autres lunes sont toutes des satellites irréguliers. Leur orbite est plus éloignée de Saturne et fortement inclinée par rapport au plan équatorial de la planète. Ils ont tous une taille inférieure à 30 km, à l'exception de Phœbé, 9ème satellite de Saturne découvert à la fin du 19ème siècle. Ces satellites sont probablement des objets capturés par Saturne, ou des fragments d'objets capturés. Ils sont classés en trois groupes selon leurs caractéristiques orbitales : le groupe Inuit, le groupe nordique et le groupe celte.
Les anneaux de Saturne sont constitués d'une multitude d'objets, dont la taille varie de quelques micromètres à quelques mètres. Chacun de ces objets suit sa propre orbite autour de la planète. Il n'existe pas de frontière précise entre les innombrables objets anonymes qui constituent ces anneaux et les objets plus grands qui ont été nommés. Le nombre exact de satellites de Saturne ne sera donc probablement jamais connu.
Découvertes
Satellites et anneaux de Saturne (photomontage de l'Agence Spatiale Européenne)
Premières observations
Les huit premières lunes de Saturne furent découvertes par observation directe à l'aide de téléscope optique. Titan, la plus grande lune de Saturne, fut découverte en 1655 par Christiaan Huygens grâce à un objectif de 57 mm monté sur une lunette astronomique de sa conception. Téthys, Dione, Rhéa et Iapetus furent découvertes en 1671-1672 par Giovanni Domenico Cassini. Mimas et Encélade furent découvertes en 1789 par William Herschel. Hypérion fut découvert en 1848 par W.C. Bond, G.P. Bond et William Lassell.
L'utilisation de plaques photographiques à longue durée d'exposition permit la découverte de nouveaux satellites. Le premier découvert par cette technique fut Phoebe, identifié en 1899 par W.H. Pickering. En 1966, le dixième satellite de Saturne fut découvert par Audouin Dollfus en observant les anneaux de Saturne par la tranche près d'un équinoxe. Il fut plus tard nommé Janus. Les astronomes réalisèrent en 1978 que les observations de 1966 impliquaient la présence d'un autre satellite dont l'orbite était similaire à Janus. Cette 11 lune de Saturne est maintenant connu sous le nom de Épiméthée. En 1980, trois satellites supplémentaires, les troyens Hélène, Telesto et Calypso furent découverts depuis des télescopes au sol puis identifiés par la suite par les sondes du programme Voyager.
Thémis, satellite qui aurait été découvert en 1905, n'existe en fait pas.
Observations par des sondes
Quatre lunes de Saturne sont visibles sur cette image de la sonde Cassini : Titan (le plus grand) et Dione en bas, le petit Prométhée (sous les anneaux) et le minusule Telesto au dessus du centre.
L'étude des planètes externes du système solaire a été révolutionné par l'usage de sondes spatiales automatisées. L'arrivée des sondes Voyager près de Saturne en 1980-1981 a permis la découverte de trois nouvelles lunes, Atlas, Prométhée et Pandora, amenant le nombre de lunes connues à 17. De plus, les astronomes eurent la confirmation qu'Épiméthée était distinct de Janus. En 1990, Pan fut découverte dans des images d'archive de Voyager.
La mission Cassini qui arriva autour de Saturne à l'été 2004, découvrit dans un premier temps trois petites lunes intérieures : Méthone et Pallène sont entre Mimas et Encélade et Pollux est la deuxième lune lagrangienne de Dione. Elle détecta trois lunes qui n'ont pas faits l'object de confirmation dans l'anneau F. En novembre 2004, les scientifiques du programme Cassini annoncèrent que la structure des anneaux de Saturne implique la présence de plusieurs lunes supplémentaires en orbite au sein de ces anneaux, dont une seule, Daphnis a été confirmée (en 2005). En 2007, la découverte d'Anthée est annoncée, puis celle d'Égéon en 2009.
Satellites externes
L'étude des lunes de Saturne a également été facilitée par les progrès de l'instrumentation des téléscopes, principalement l'introduction des dispositifs numériques qui ont remplacés les plaques photographiques. Une mission d'observation menée en 2000 a permis de découvrir douze autres lunes en orbite à une grande distance de Saturne (Ymir, Paaliaq, Siarnaq, Tarvos, Kiviuq, Ijiraq, Thrymr, Skathi, Mundilfari, Erriapo, Albiorix et Suttungr). On pense actuellement qu'il s'agit de fragments de corps plus importants capturés par l'attraction gravitationnelle de Saturne.
Narvi fut découvert en 2003.
Une équipe d'astronomes de l'université de Hawaï a découvert, vers la fin de l'année 2004, douze satellites extérieurs (S/2004 S 7, Fornjot, Farbauti, Ægir, Bebhionn, S/2004 S 12, S/2004 S 13, Hati, Bergelmir, Fenrir, S/2004 S 17 et Bestla).
La découverte de neuf nouveaux petits satellites extérieurs de Saturne a été annoncée le 26 juin 2006 ; ils ont été découverts par D. C. Jewitt, S. S. Sheppard, et J. Kleyna au moyen du télescope Subaru de 8,2 mètres : il s'agit de Hyrrokkin, S/2006 S 1, Kari, S/2006 S 3, Greip, Loge, Jarnsaxa, Surtur et Skoll.
La découverte d’un nouveau satellite extérieur, Tarqeq, a été annoncée le 13 avril 2007. Celle de S/2007 S 2 et S/2007 S 3, le 1 mai.
Dénomination
Les noms modernes pour les lunes de Saturne ont été suggérés par John Herschel en 1847 . Il a proposé de leur donner le nom des personnages mythologiques associés au dieu romain de l'agriculture et la récolte, Saturne (assimilé au titan grec Cronos). En particulier, les sept satellites alors connus ont été nommés d'après les Titans et les Titanides. En 1848, Lassell a proposé que le huitième satellite de Saturne soit nommé Hyperion, nom d'un autre Titan. Lorsque les noms des Titans furent épuisés, les lunes ont été nommées d'après les différents personnages de la mythologie gréco-romaine ou des géants d'autres mythologies. Toutes les lunes irrégulières (sauf Phoebe) sont nommées d'après des dieux Inuits et celtiques et d'après les géants de la mythologie nordique.
Caractéristiques et groupes
Le système de lune de Saturne est très inégal : une lune, Titan, comprend plus de 96% de la masse en orbite autour de la planète. Les six lunes sphériques représentent environ quatre pour cent, tandis que les 54 autres petites lunes, avec les anneaux, ne représentent que 0,04%.
Même si leurs limites sont plutôt floues (voire subjectives), il est possible de regrouper les satellites de Saturne en huit groupes.
Satellites bergers
Les satellites bergers sont des lunes qui orbitent à l'intérieur ou juste à la limite d'un système d'anneaux planétaires, en sculptant les bords ou en créant des lacunes entre eux. Les satellites bergers de Saturne sont Pan, Daphnis, Atlas, Prométhée, Pandore, ainsi que les satellites non confirmés S/2004 S 3, S/2004 S 4 et S/2004 S 6.
Janus et Épiméthée
Janus et Épiméthée sont des lunes co-orbitales. Elles possèdent à peu près la même taille et leurs orbites n'ont que quelques km d'écart. On pourrait penser qu'elles sont condamnées à entrer en collision. Cela n'est du tout certain; lorsque ces deux lunes s'approchent l'une de l'autre la gravité accèlere celle qui est derrière et se retrouve donc sur une orbite plus haute et celle qui est devant ralentit et se retrouve plus bas; ainsi elles échangent leurs orbites tous les quatre ans environ.
Satellites majeurs internes
Les plus grandes lunes internes de Saturne orbitent à l'intérieur de l'anneau E : Mimas, Encelade, Téthys et Dioné.
Trois autres lunes de taille nettement plus réduite orbitent dans ce groupe : Méthone, Anthée et Pallène.
Satellites troyens
Les satellites troyens sont un autre genre de co-orbitaux : ils orbitent à la même distance qu'une autre lune, mais aux points de Lagrange L4 et L5 ; la stabilité d'un tel système fait que ces satellites n'entrent jamais en collision.
Téthys possède deux petits satellites troyens, Télesto et Calypso ; Dioné en possède également deux, Hélène et Pollux.
Satellites majeurs externes
Les plus grands satellites de Saturne orbitent au-delà de l'anneau E : Rhéa, Hypérion (qui est en comparaison plus petit et de forme très irrégulière), Titan et Japet.
Satellites irréguliers
Satellites irréguliers de Saturne.
Groupe inuit
Le groupe inuit est composé de cinq satellites (portant pour quatre d'entre eux le nom de divinités inuit) qui partagent une distance à Saturne et une inclinaison orbitale similaires : Kiviuq, Ijiraq, Paaliaq, Siarnaq, et Tarqeq.
Groupe nordique
Le groupe nordique est composé de 29 lunes externes (portant pour les plus caractéristiques le nom de divinités nordiques) qui partagent une distance à Saturne et une inclinaison orbitale similaires : Phœbé, Skathi, Narvi, Mundilfari, Suttungr, Thrymr, Ymir, Ægir, Bergelmir, Bestla, Farbauti, Fenrir, Fornjot, Greip, Hati, Hyrrokkin, Jarnsaxa (lune), Kari, Loge, Skoll, Surtur, S/2004 S 7, S/2004 S 12, S/2004 S 13, S/2004 S 17, S/2006 S 1, S/2006 S 3, S/2007 S 2 et S/2007 S 3. Tous ces satellites orbitent selon une direction rétrograde.
Groupe celte
Le groupe celte est composé de quatre lunes externes (portant le nom de divinités celtes) qui partagent une distance à Saturne et une inclinaison orbitale similaires : Albiorix, Erriapus, Bebhionn, et Tarvos.
Le diagramme illustre les orbites des satellites irréguliers de Saturne. L'excentricité des orbites est représentée par les segments (de périhélie à aphélie) 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 millions de km et la fraction du rayon de la sphère de Hill.
Liste
Note : Les satellites de Saturne sont classés ici par période orbitale croissante. Les satellites suffisamment massifs pour que leur surface ait formé un sphéroïde sont en gras. Les satellites irréguliers sont en rouge, orange ou gris.
Les objets suivants (observés par Cassini) n'ont pasété confirmés comme des corps solides. Il n'est pas encore clair si ces satellites sont réels ou simplement des amas persistants au sein de l'anneau F.
