Découverte de 12 nouvelles lunes dans l'orbite de Jupiter

Des astronomes partis à la recherche d'une hypothétique planète aux confins de notre système solaire ont découvert de manière fortuite l'existence de 12 nouvelles lunes dansant dans l'orbite de Jupiter.

Pour être clair, ces lunes n'ont rien d'une Ganymède, le plus grand satellite naturel du système solaire. Ces lunes sont petites, possèdent un diamètre d'environ 1,6 kilomètre, et suivent une trajectoire étrange autour de la géante gazeuse.

L'équipe de chercheurs a découvert ces nouvelles lunes presque par accident, grâce à un alignement fortuit de Jupiter avec leur projet de recherche initial et une récente technologie d'observation télescopique.

« C'est fascinant, » déclare Doug Hemingway, scientifique en planétologie à l'université de Californie, à Berkeley. « Cela nous rappelle que quand nous mettons au point une nouvelle technologie pour observer un objet donné, nous ne sommes jamais sûrs de ce que nous pouvons découvrir au cours de nos travaux de recherche ».

PAPARAZZI INTERPLANÉTAIRE

Normalement, repérer de nouvelles lunes autour de Jupiter est assez difficile. Tout ce qui est assez petit pour encore se dérober à notre vue terrestre a une empreinte assez faible, et le suivi de ces points faibles nécessite de puissants télescopes qui ont souvent un champ de vision trop petit pour capturer l'ensemble du système jovien. De plus - et cela n'arrange rien - Jupiter est assez brillant et son éclat peut obscurcir celui de minuscules lunes.

Mais l'année dernière, Scott Sheppard de la Carnegie Institution for Science et ses collègues étaient à la recherche d'une planète lointaine supposée se trouver en orbite au-delà de Pluton - une planète si vaste que son poids gravitationnel influencerait les orbites d'objets plus petits et éloignés. C'est la raison pour laquelle l'équipe a dirigé un télescope à l'Observatoire Inter-Américain du Cerro Tololo au Chili, en direction des champs d'étoiles composant notre voisinage cosmique, à la recherche de lointaines pointes de lumière se déplaçant dans les orbites solaires.

En chemin, Sheppard et ses collègues ont réalisé que Jupiter était dans le collimateur du télescope - et ils ont décidé de saisir cette occasion.

« Nous utilisons une nouvelle caméra qui a été posée il y a seulement quelques années », explique Sheppard. « Cela nous permet de mener des recherches beaucoup plus rapidement dans de vastes zones : nous n'avons utilisé que quatre images pour couvrir toute la zone autour de Jupiter. »

Les premiers indices de l'existence des nouvelles lunes ont été décelés en mars 2017, puis le mois suivant d'autres signaux ont été observés. Mais confirmer leur existence a pris du temps, et ce n'est qu'en observant à nouveau Jupiter et ses horizons en mai dernier que cela a pu être fait, portant le nombre de lunes en orbite autour de Jupiter à 79.

« Ces petites lunes extérieures sont de loin le type de lunes le plus répandu dans le système jovien », explique Bonnie Buratti du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. « Cela peut sembler anodin d'ajouter ces petites lunes à une collection déjà importante. Mais ce n'est absolument pas le cas. »

UNE FORMATION LONGUE

La douzaine de nouvelles lunes varie en taille, chaque lune mesurant entre 1,5 à moins de 5 kilomètres de diamètre. Deux d'entre elles se situent relativement près de la géante gazeuse et orbitent dans le même sens de rotation que Jupiter. Il s'agit probablement là de reliquats de lunes plus imposantes, éparpillés en plusieurs morceaux au cours des milliards d'années séparant notre époque de celle de la création du système solaire.

Mais neuf de ces lunes, regroupées en petits lots distincts, sont rétrogrades, c'est-à-dire qu'elles tournent autour du Soleil dans le sens inverse de celui de la Terre et de la plupart des autres planètes et astéroïdes. Il s'agit probablement de groupes de débris lunaires, résultats des collisions qui ont détruit des lunes beaucoup plus grandes, pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres de diamètre.

« Avec quoi sont-elles entrées en collision ? Une comète ? Un astéroïde ? D'autres lunes du système jovien ? » s'interroge Sheppard.

Autre point amusant, il est peu probable que ces corps parents soient natifs du système jovien. Ils auraient plutôt été attirés inéluctablement par la forte gravité exercée par la planète géante dans les tous premiers jours du système solaire.

Cela peut sembler étrange, mais il n'est pas inhabituel que de grandes planètes piègent des corps plus petits au fil du temps, en particulier à une époque précoce durant laquelle les planètes géantes ont migré et perturbé les orbites de mondes beaucoup moins massifs.

L'un des satellites les plus connus de Saturne, Phoebe, s'est ainsi retrouvé dans le champ de débris glacés connu sous le nom de ceinture de Kuiper, se trouvant au-delà de l'orbite de Neptune. Autre coïncidence, la lune la plus célèbre de Neptune, Triton, fait également partie de la ceinture de Kuiper.

« Les dynamicistes émettent l'hypothèse que les orbites de ces lunes extérieures, du moins celles qui ont été attirées tôt, ont été perturbées par la migration des géantes gazeuses », explique Buratti.

UN ÉTRANGE BAL LUNAIRE

Et puis il y a Valetudo, la seule des 12 lunes à être doté d'un nom. Suivant les conventions de nommage astronomique, le surnom suggéré pour cette lune vient de la mythologie, et fait référence à la déesse romaine de la santé et de l'hygiène.

Comme les deux lunes internes, Valetudo tourne dans le même sens que Jupiter. Mais son orbite est inclinée par rapport à la planète, s'éloignant des trois groupes de lunes rétrogrades. Pour cette raison, Sheppard pense que les collisions avec Valetudo sont les responsables de la formation de ces amas éclatés, et que l'étrange bal lunaire observé est tout ce qu'il reste d'une lune beaucoup plus grande.

« C'est comme si vous conduisiez sur l'autoroute à contresens », dit-il. « Des collisions sont susceptibles de se produire. »

Sheppard a également observé d'autres planètes géante, mais n'a trouvé aucune nouvelle lune orbitant autour d'Uranus et Neptune. Ce qui l'a pour le moins déçu.

« Uranus est sans doute la meilleure planète autour de laquelle vous pouvez trouver des lunes » explique-t-il, « parce que vous pouvez leur donner le nom de personnages shakespeariens. »