Satellites naturels de Jupiter - Définition et Explications

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La planète Jupiter possède 63 satellites naturels connus. La plus grande planète du système solaire s'entoure ainsi du plus grand nombre de satellites par comparaison avec les autres planètes.

Découverte des satellites

Premières découvertes

Les premières lunes de Jupiter furent découvertes en 1610, lorsque Galileo Galilei (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642) est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle, célèbre pour...) observa les lunes galiléennes (Io, Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité...), Ganymède et Callisto), les quatre grands satellites du système jovien. Il s'agissait de la première observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) de lunes autre que celle de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...). Il est possible cependant qu'une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) antérieure ait été réalisée en 362 av. J.-C. par l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) chinois Gan De [1].

Au cours des quatre siècles suivants, avant l'ère spatiale, huit autres satellites furent découverts : Amalthée (1892) [2], Himalia ( Dans la mythologie grecque, Himalia est une nymphe que Zeus aima, et dont il eut trois enfants ; En astronomie, elle a donné son nom à : Himalia, un des satellites naturels de...) (1904) [3], Élara (1905) [4], Pasiphaé (1908) [5], Sinopé (1914) [6], Lysithéa ( Dans la mythologie grecque, Lysithéa ou Lysithée est : une Océanide que Zeus aima ; un autre nom de Sémélé, mère de Dionysos par Zeus ; une...) et Carmé ( Dans la mythologie grecque, Carmé est une nymphe aimée de Zeus et mère de Britomartis. En astronomie, Carmé est un des satellites naturels de Jupiter. ) (1938) [7], et Ananké (1951) [8]. Pendant les années 1970, deux autres satellites furent observés à partir de la Terre : Léda (1974) [9] et Thémisto (1975) [10], qui fut ensuite perdu puis retrouvé en 2000 [11].

Voyager

Avant l'arrivée de sondes spatiales dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...) 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 [12] et Thébé [13] en mars 1979 sur des photographies de Voyager 1, Adrastée en juillet 1979 par Voyager 2 [14].

Dernières découvertes

Entre 1979 et 1999, aucun nouveau satellite (Satellite peut faire référence à :) 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 (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui,...), 1999 UX18 mais qui fut rapidement identifié comme une nouvelle lune (La nouvelle Lune désigne la phase lunaire pendant laquelle la Lune, au cours de son mouvement orbital de ~29,5 jours autour de la Terre par rapport au Soleil, qui est sa révolution synodique, se...) de Jupiter, Callirrhoé [15].

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 (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) d'Hawaii débuta une campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu urbain. La campagne est caractérisée par une...) systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes divers. Elle...) de dépistage (Le dépistage, en médecine, consiste en la recherche d'une ou de plusieurs maladies ou d'anomalies dites "à risques" chez les individus d'une population donnée. Ces investigations sont suivies ou non de...) des petites lunes irrégulières de Jupiter. L'équipe varia au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), 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'Hawaii), 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 capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité,...) de photoscope, les plus grands au monde (Le mot monde peut désigner :), montés sur deux des treize télescopes situés au sommet de Mauna Kea à Hawaii : le Subaru (Subaru est un constructeur automobile japonais, né en 1956, et faisant partir du groupe Fuji Heavy Industries) (8,3 m de diamètre) et le Canada-France-Hawaii (3,6 m).

Les observations de 2000 révèlèrent dix nouvelles lunes, portant le total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des...) de satellites à 28 après la redécouverte de Thémisto au début de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 2000 : Calycé ( Dans la mythologie grecque : Calycé fille d'Éole est la mère d'Éthlios ou d'Endymion selon les traditions ; Calycé fille d'Hécato est la mère de...), Jocaste, Érinomé (David C. Jewitt, Yanga R. Fernández et Eugene A. Magnier), Harpalycé (Yanga R. Fernández et Eugene A. Magnier), Isonoé (Isonoé (J XXVI Isonoe) fut découverte en 2000 (d'où sa désignation temporaire S/2000 J 6). Elle appartient au groupe de Carmé, constitué de lunes irrégulières et rétrogrades qui orbitent...), Praxidiké, Mégaclité (Yanga R. Fernández et Eugene A. Magnier), Taygèté, Chaldèné et S/2000 J 11 [16].

L'année suivante, du 9 au 11 décembre 2001, onze autres lunes furent découvertes, amenant le total à 39 : Hermippé (Hermippé (J XXX Hermippe) fut découverte en 2001 (d'où sa désignation temporaire S/2001 J 3). Elle appartient au groupe d'Ananké, constitué de lunes irrégulières et...), Eurydomé (Eurydomé (J XXXII Eurydome) fut découverte en 2001 (d'où sa désignation temporaire S/2001 J 4). Elle appartient au groupe de Pasiphaé, constitué de lunes irrégulières et rétrogrades qui...), Spondé, Calé (Calé (J XXXVII Kale) fut découverte en 2001 (d'où sa désignation temporaire S/2001 J 8). Elle appartient au groupe de Carmé, constitué de lunes...), Autonoé, Thyoné, Pasithée, Euanthé (Euanthé (J XXXIII Euanthe) fut découverte en 2001 (d'où sa désignation temporaire S/2001 J 7). Elle appartient au groupe d'Ananké, constitué de lunes...), Orthosie, Euporie (Euporie (J XXXIV Euporie) fut découverte en 2001 (d'où sa désignation temporaire S/2001 J 10). C'est le membre le plus intérieur du groupe d'Ananké, constitué de lunes irrégulières et rétrogrades qui orbitent Jupiter entre 19,3 et...) et Aitné (Aitné, Aïtné ou Aetna (J XXXI Aitne) est une lune de Jupiter. Elle fut découverte en 2001 (d'où sa désignation temporaire S/2001 J 11). Elle...) [17].

L'année 2002 fut moins fructueuse et une seule lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la...), Arché, fut découverte [18]. En revanche, une session d'observation menée du 5 au 9 février 2003 conduira à la découverte de 23 nouveaux satelltes [19] : Eukéladé, S/2003 J 2, S/2003 J 3, S/2003 J 4, S/2003 J 5, Hélicé, Aoédé [20], Hégémone [21], S/2003 J 9, S/2003 J 10, Callichore, S/2003 J 12 [22], Cyllèné, Coré, S/2003 J 15, S/2003 J 16, S/2003 J 17, S/2003 J 18 [23], S/2003 J 19, Carpo [24], Mnémé [25], Telxinoé [26] et S/2003 J 23 [27].

La plupart des 47 satellites découverts après 2000 possèdent des orbites éloignées, excentriques, inclinées et rétrogrades; ils font en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) 3 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans...) de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur...), 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 (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement...). 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 (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le terme désigne des échanges de courrier personnels...) comme les valeurs instantanées le font.

Nom Diamètre
(km)
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...)
(kg)
Rayon orbital
(km)
Période
(d)
Inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence...)
(°)
Excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) Groupe
Métis 43 1,2×1017 128 000 0,295 0,019 0,0012 Amalthée
Adrastée 26×20×16 7,5×1015 129 000 0,298 0,054 0,0018 Amalthée
Amalthée 262×146×134 2,1×1018 181 400 0,498 0,388 0,0031 Amalthée
Thébé 110×90 1,5×1018 221 900 0,675 1,070 0,0177 Amalthée
Io 3 643 8,9×1022 421 800 1,769 0,036 0,0041 Lune galiléenne (On qualifie, en astronomie, de lunes galiléennes les quatre principaux satellites de Jupiter, découverts par Galilée en 1610 : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ils sont si...)
Europe 3 122 4,8×1022 671 100 3,551 0,469 0,0094 Lune galiléenne
Ganymède 5 262 1,5×1023 1 070 400 7,155 0,170 0,0011 Lune galiléenne
Callisto 4 821 1,1×1023 1 882 700 16,690 0,187 0,0074 Lune galiléenne
Thémisto 8 6,9×1014 7 284 000 130,020 43,259 0,2426 Thémisto
Léda 20 1,1×1016 11 165 000 240,920 27,457 0,1636 Himalia
Himalia 170 6,7×1018 11 461 000 250,560 27,496 0,1623 Himalia
Lysithéa 36 6,3×1016 11 717 000 259,200 28,302 0,1124 Himalia
Élara 86 8,7×1017 11 741 000 259,640 26,627 0,2174 Himalia
S/2003 J 11 4 9,0×1013 12 555 000 286,950 28,273 0,2484 Himalia
Carpo 3 4,5×1013 16 989 000 456,100 51,395 0,4297  ?
S/2003 J 12 1 1,5×1012 17 582 000 489,500 151,140 0,5095  ?
Euporie 2 1,5×1013 19 304 000 550,740 145,767 0,1432 Ananké ?
S/2003 J 3 2 1,5×1013 20 221 000 583,880 147,550 0,1970 Ananké ?
S/2003 J 18 2 1,5×1013 20 514 000 596,590 146,104 0,0221 Ananké ?
S/2003 J 16 2 1,5×1013 20 957 000 616,360 148,537 0,2246 Ananké
Mnémé 2 1,5×1013 21 069 000 620,040 148,635 0,2273 Ananké
Euanthé 3 4,5×1013 20 797 000 620,490 148,910 0,2321 Ananké
Orthosie 2 1,5×1013 20 720 000 622,560 145,921 0,2808 Ananké ?
Harpalycé 4 1,2×1014 20 858 000 623,310 148,644 0,2268 Ananké
Praxidiké 7 4,3×1014 20 907 000 625,380 148,967 0,2308 Ananké
Thyoné 4 9,0×1013 20 939 000 627,210 148,509 0,2286 Ananké
Telxinoé 2 1,5×1013 21 162 000 628,090 151,417 0,2206 Ananké ?
Ananké 28 3,0×1016 21 276 000 629,770 148,889 0,2435 Ananké
Jocaste 5 1,9×1014 21 061 000 631,600 149,429 0,2160 Ananké
Hermippé 4 9,0×1013 21 131 000 633,900 150,725 0,2096 Ananké ?
Hélicé 4 9,0×1013 21 263 000 634,770 154,773 0,1558 Ananké
S/2003 J 15 2 1,5×1013 22 627 000 689,770 146,501 0,1910 Ananké
S/2003 J 17 2 1,5×1013 22 992 000 714,470 164,917 0,2378 Carmé
S/2003 J 10 2 1,5×1013 23 041 000 716,250 165,086 0,4295 Carmé ?
Eurydomé 3 4,5×1013 22 865 000 717,330 150,274 0,2759 Pasiphaé ?
Pasithée 2 1,5×1013 23 004 000 719,440 165,138 0,2675 Carmé
Chaldèné 4 7,5×1013 23 100 000 723,700 165,191 0,2519 Carmé
Arché 3 4,5×1013 22 931 000 723,900 165,001 0,2588 Carmé
Isonoé 4 7,5×1013 23 155 000 726,250 165,268 0,2471 Carmé
Érinomé 3 4,5×1013 23 196 000 728,510 164,934 0,2665 Carmé
Calé 2 1,5×1013 23 217 000 729,470 164,996 0,2599 Carmé
Aitné 3 4,5×1013 23 229 000 730,180 165,091 0,2643 Carmé
Taygèté 5 1,6×1014 23 280 000 732,410 165,272 0,2525 Carmé
S/2003 J 23 2 1,5×1013 23 563 000 732,440 146,314 0,2714 Pasiphaé
S/2003 J 9 1 1,5×1012 23 384 000 733,290 165,079 0,2632 Carmé
Carmé 46 1,3×1017 23 404 000 734,170 164,907 0,2533 Carmé
S/2003 J 5 4 9,0×1013 23 495 000 738,730 165,247 0,2478 Carmé
Hégémone 3 4,5×1013 23 947 000 739,600 155,214 0,3276 Pasiphaé
S/2003 J 19 2 1,5×1013 23 533 000 740,420 165,153 0,2556 Carmé
Calycé 5 1,9×1014 23 566 000 742,030 165,159 0,2465 Carmé
Pasiphaé 60 3,0×1017 23 624 000 743,630 151,431 0,4090 Pasiphaé
Eukéladé 4 9,0×1013 23 661 000 746,390 165,482 0,2721 Carmé
Spondé 2 1,5×1013 23 487 000 748,340 150,998 0,3121 Pasiphaé
Cyllèné 2 1,5×1013 23 951 000 751,940 150,123 0,4116 Pasiphaé
Mégaclité 5 2,1×1014 23 493 000 752,880 152,769 0,4197 Pasiphaé
S/2003 J 4 2 1,5×1013 23 930 000 755,240 149,581 0,3618 Pasiphaé
Callirrhoé 9 8,7×1014 24 103 000 758,770 147,158 0,2828 Pasiphaé
Sinopé 38 7,5×1016 23 939 000 758,900 158,109 0,2495 Pasiphaé
Autonoé 4 9,0×1013 24 046 000 760,950 152,416 0,3168 Pasiphaé
Aoédé 4 9,0×1013 23 981 000 761,500 158,257 0,4322 Pasiphaé
Callichore 2 1,5×1013 24 043 000 764,730 165,501 0,2640 Carmé ?
Coré 2 1,5×1013 24 011 000 779,180 144,529 0,3351 Pasiphaé
S/2003 J 2 2 1,5×1013 29 541 000 979,990 160,638 0,2255  ?

Les paramètres orbitaux des lunes portant une désignation temporaires 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 de Jupiter.
Les satellites irréguliers de Jupiter.

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 (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous les aspects des activités humaines pour visualiser...) illustre les orbites des satellites irréguliers de Jupiter. L'excentricité des orbites est représentée par les segments (de périastre à apastre) avec l'inclinaison représentée sur l’axe vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.). Les satellites au dessous de l’axe horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou vice versa.) 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 (Une sphère de Hill est une approximation de la sphère d'influence gravitationnelle d'un objet, limitée par les perturbations dues au corps autour duquel l'objet...). 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
Inclinaisons des orbites (en °) en fonction de leur excentricité
  • Le groupe de Carmé (Le groupe de Carmé est formé de lunes de Jupiter qui partagent des orbites similaires. Leurs demi-grands axes sont compris entre 22,9 et 24,1 Gm, leurs inclinaisons entre 164,9° et 165,5°, et leurs excentricités entre 0,23 et 0,27.) 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 (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se...) le cœur du groupe (S/2003 J 16, S/2003 J 21, Euanthé, Orthosie, Harpalyké (Yanga R. Fernández et Eugene A. Magnier), 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 (Le groupe de Pasiphaé est formé de lunes de Jupiter qui partagent des orbites similaires. Leurs demi-grands axes sont compris entre 22,8 et 24,1 Gm (la même plage que le groupe de...), 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 (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de...), il doit être ancien pour que ses membres soient aussi dispersés.
  • S/2003 J 2, la lune les plus extérieure de tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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.

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