Les astronomes à la recherche d’objets dans le système solaire externe ont reçu une surprise énorme et inattendue : la découverte accidentelle de 12 lunes inconnues jusqu’alors, en orbite autour de Jupiter.
Ces satellites nouvellement découverts renforcent l’avance de Jupiter dans le système solaire en tant que planète possédant le plus grand nombre de lunes, bien que l’espace autour de Saturne soit également très encombré.
L’équipe, dirigée par l’astronome Scott S. Sheppard de la Carnegie Institution for Science, utilisait en fait des télescopes terrestres pour rechercher des preuves de la mystérieuse Planète Neuf, un corps proposé dans le système solaire externe.
“Jupiter se trouvait par hasard dans le ciel, près des champs de recherche où nous cherchions des objets extrêmement éloignés du système solaire”, a déclaré M. Sheppard.
L’équipe a utilisé un télescope plus puissant que jamais, ce qui lui a permis d’observer Jupiter à des résolutions plus élevées, dans un champ de vision plus large que les autres observations effectuées dans le passé.
Comme Jupiter se déplace dans le ciel à une vitesse connue, tout ce qui se trouve à proximité et se déplace à la même vitesse dans la même direction devient un candidat pour une lune – mais la confirmation est un processus qui prend du temps, a expliqué Sheppard à ScienceAlert.
“Nous avons dû observer les nouvelles lunes candidates de Jupiter à nouveau un mois plus tard, puis un an plus tard, pour confirmer qu’elles étaient effectivement en orbite autour de Jupiter et donc qu’elles étaient des lunes de Jupiter”, a-t-il déclaré.
“C’est vraiment cool et vraiment excitant”, a déclaré à ScienceAlert l’astronome Jonti Horner de l’Université de Southern Queensland, qui n’a pas participé à la recherche.
“Ce n’est pas extrêmement surprenant pour moi, je pense qu’en regardant plus profondément, nous trouverons plus de ces satellites irréguliers autour de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, mais c’est cool, et c’est génial qu’ils en aient trouvé autant d’un coup.”
Sur la base des observations de l’équipe, Gareth Williams, du Minor Planet Center de l’Union astronomique internationale, a pu calculer les orbites des lunes. Neuf d’entre elles, qui se trouvent sur les orbites les plus éloignées de Jupiter, sont réparties en trois groupes distincts et mettent environ deux années terrestres à graviter autour de Jupiter.
Elles ont également une orbite rétrograde, c’est-à-dire dans le sens inverse de la rotation de Jupiter sur son axe. Ce n’est pas inhabituel – en fait, la plupart des lunes connues de Jupiter sont rétrogrades, et on pense qu’il s’agit d’astéroïdes ou de comètes formés à l’origine près de la géante gazeuse et capturés lorsqu’ils se sont trop rapprochés.
“Ces lunes sont les derniers vestiges des éléments constitutifs des planètes géantes, car tous les autres matériaux de la région des planètes géantes sont probablement tombés dans les planètes pour contribuer à leur formation”, a déclaré Sheppard.
“Nous pensons qu’il n’y avait à l’origine que trois lunes rétrogrades et qu’elles ont toutes été brisées par des collisions avec d’autres objets. Ce qu’étaient ces autres objets est resté un mystère.”
Mais l’une des lunes récemment découvertes – et la plus étrange – offre un nouvel indice. Sur les douze, seules trois lunes orbitent dans une direction prograde, et sont plus proches de Jupiter.
Deux d’entre elles sont assez simples. Elles font partie d’un groupe plus large, toutes avec des distances et des angles d’inclinaison similaires, qui mettent un peu moins d’un an à tourner autour de Jupiter. Les astronomes pensent qu’elles faisaient autrefois partie d’une plus grande lune qui s’est séparée.
Mais la dernière lune est étrange.
“Notre autre découverte est une véritable curiosité et son orbite ne ressemble à aucune autre lune jovienne connue”, a déclaré M. Sheppard.
(Roberto Molar Candanosa/Carnegie Institution for Science)
Nommée provisoirement Valetudo, d’après la déesse romaine de la santé et de la propreté, et arrière-petite-fille de Jupiter, la lune est plus éloignée et plus inclinée que le groupe de lunes progrades intérieures.
Elle met environ 18 mois pour faire le tour de Jupiter, et son orbite croise celle des lunes rétrogrades, ce qui rend les collisions assez probables.
“Avec la découverte de Valetudo, il semble que les collisions qui ont brisé les lunes rétrogrades étaient entre d’autres lunes progrades de Jupiter, comme Valetudo”, a déclaré Sheppard à ScienceAlert.
L’équipe pense que Valetudo pourrait être un fragment d’une lune plus grande, brisé lors d’une collision avec une lune rétrograde plus grande, ce qui donne quelque chose comme les groupements rétrogrades observés.
Un plus grand nombre de lunes irrégulières car il nous renseigne sur une période de la formation de Jupiter où la planète était encore en croissance. Les satellites irréguliers ne se sont pas formés autour de Jupiter de la même manière que les planètes se sont formées autour du Soleil, ou que les satellites réguliers autour de Jupiter, à partir d’un disque plat en orbite prograde.
“Ce qui est vraiment cool pour moi ici, c’est ce qu’ils appellent leur oddball”, a déclaré Horner à ScienceAlert. “Pas à cause de son orbite, mais plutôt parce qu’elle est si petite”
Selon Horner, si Valetudo s’était formée tôt, elle aurait été ralentie par le gaz et la poussière présents lors de la formation de Jupiter, et serait tombée dans la planète.
Trouver une lune aussi minuscule, a-t-il noté, signifie qu’elle a dû se former après que les gaz et les poussières se soient dissipés. Cela nous renseigne sur le moment de la formation de ces familles de lunes, qui, à son tour, nous apprend quelque chose de nouveau sur la formation du système solaire.
Les résultats de l’équipe ne sont pas encore disponibles dans une revue à comité de lecture, car l’équipe de Sheppard effectue actuellement des simulations sur superordinateur pour essayer de déterminer la fréquence à laquelle Valetudo pourrait entrer en collision avec une lune rétrograde.
“Cette simulation prend quelques mois et nous pensons que la réponse se situe entre environ 100 millions d’années et 1 milliard d’années, ce qui est long en temps humain mais pas si long en temps astronomique”, a déclaré Sheppard.
“Un article complet sera probablement rédigé une fois que ces simulations auront été effectuées, dans quelques mois.”
Les lunes nouvellement découvertes attendent d’être nommées, une tâche pour laquelle le public peut être sollicité, c’est donc une bonne idée de réviser les règles de dénomination de l’UAI pour les lunes joviennes – et quels noms ont déjà été pris.
“C’est un beau résultat, et il souligne vraiment l’importance de continuer à chercher”, a déclaré M. Horner.
“J’aime aussi le côté sérendipité de la chose – cela souligne également comment vous pouvez utiliser les observations qui recherchent une chose pour en rechercher d’autres.”