Washington, DC — Douze nouvelles lunes en orbite autour de Jupiter ont été trouvées — 11 lunes extérieures « normales”, et une qu’ils appellent une « boule étrange ». »Cela porte le nombre total de lunes connues de Jupiter à 79 – le plus grand nombre de planètes de notre système solaire.
Une équipe dirigée par Scott S. de Carnegie. Sheppard a repéré les lunes pour la première fois au printemps 2017 alors qu’ils recherchaient des objets très éloignés du Système solaire dans le cadre de la chasse à une éventuelle planète massive bien au-delà de Pluton.
En 2014, cette même équipe a trouvé l’objet ayant l’orbite connue la plus éloignée de notre Système Solaire et a été la première à réaliser qu’une planète massive inconnue aux confins de notre Système Solaire, bien au-delà de Pluton, pouvait expliquer la similitude des orbites de plusieurs petits objets extrêmement éloignés. Cette planète putative est maintenant parfois appelée communément Planète X ou Planète Neuf. Dave Tholen de l’Université d’Hawaï et Chad Trujillo de l’Université Northern Arizona font également partie de l’équipe de recherche de la planète.
« Jupiter se trouvait juste dans le ciel près des champs de recherche où nous recherchions des objets extrêmement éloignés du Système Solaire, nous avons donc pu par hasard rechercher de nouvelles lunes autour de Jupiter tout en recherchant des planètes en marge de notre Système Solaire”, a déclaré Sheppard.
Gareth Williams du Centre des planètes mineures de l’Union Astronomique Internationale a utilisé les observations de l’équipe pour calculer les orbites des lunes nouvellement découvertes.
« Il faut plusieurs observations pour confirmer qu’un objet orbite réellement autour de Jupiter”, a déclaré Williams. « Donc, tout le processus a pris un an. »
Neuf des nouvelles lunes font partie d’un essaim extérieur lointain de lunes qui l’orbitent dans le sens rétrograde, ou opposé à la rotation de spin de Jupiter. Ces lunes rétrogrades lointaines sont regroupées en au moins trois groupes orbitaux distincts et sont considérées comme les restes de trois corps parents autrefois plus grands qui se sont séparés lors de collisions avec des astéroïdes, des comètes ou d’autres lunes. Les lunes rétrogrades nouvellement découvertes mettent environ deux ans à orbiter autour de Jupiter.
Deux des nouvelles découvertes font partie d’un groupe de lunes plus proches et internes qui orbitent dans le prograde, ou dans la même direction que la rotation de la planète. Ces lunes progrades internes ont toutes des distances orbitales et des angles d’inclinaison similaires autour de Jupiter et sont donc considérées comme des fragments d’une lune plus grande qui a été brisée. Ces deux lunes nouvellement découvertes mettent un peu moins d’un an à faire le tour de Jupiter.
« Notre autre découverte est une vraie boule étrange et a une orbite comme aucune autre lune jovienne connue”, a expliqué Sheppard. ”C’est aussi probablement la plus petite lune connue de Jupiter, ayant moins d’un kilomètre de diamètre ».
Cette nouvelle lune « bizarre » est plus éloignée et plus inclinée que le groupe de lunes prograde et met environ un an et demi à orbiter autour de Jupiter. Ainsi, contrairement au groupe de lunes prograde plus proche, cette nouvelle lune prograde étrange a une orbite qui traverse les lunes rétrogrades externes.
En conséquence, les collisions frontales sont beaucoup plus susceptibles de se produire entre le prograde « bizarre” et les lunes rétrogrades, qui se déplacent dans des directions opposées.
« C’est une situation instable”, a déclaré Sheppard. « Les collisions frontales se briseraient rapidement et broyeraient les objets en poussière. »
Il est possible que les différents groupements lunaires orbitaux que nous voyons aujourd’hui se soient formés dans un passé lointain grâce à ce mécanisme exact.
L’équipe pense que cette petite lune prograde « bizarre » pourrait être le dernier vestige d’une lune en orbite prograde autrefois plus grande qui a formé certains des groupes de lune rétrogrades lors de collisions frontales passées. Le nom de Valetudo lui a été proposé, d’après l’arrière-petite-fille du dieu romain Jupiter, déesse de la santé et de l’hygiène.
Élucider les influences complexes qui ont façonné l’histoire orbitale d’une lune peut enseigner aux scientifiques les premières années de notre système solaire.
Par exemple, la découverte que les plus petites lunes des différents groupes orbitaux de Jupiter sont encore abondantes suggère que les collisions qui les ont créées se sont produites après l’ère de la formation des planètes, lorsque le Soleil était encore entouré d’un disque rotatif de gaz et de poussière à partir duquel les planètes sont nées.
En raison de leur taille — un à trois kilomètres — ces lunes sont plus influencées par le gaz et la poussière environnants. Si ces matières premières étaient encore présentes lorsque la première génération de lunes de Jupiter est entrée en collision pour former ses groupements de lunes en grappes actuels, la traînée exercée par tout gaz et poussière restants sur les plus petites lunes aurait été suffisante pour les faire tourner en spirale vers Jupiter. Leur existence montre qu’ils se sont probablement formés après la dissipation de ce gaz et de cette poussière.
La découverte initiale de la plupart des nouvelles lunes a été faite sur le télescope Blanco de 4 mètres au Cerro Tololo Interaméricain au Chili et exploité par l’Observatoire Astronomique Optique National des États-Unis. Le télescope a récemment été amélioré avec la caméra Dark Energy, ce qui en fait un outil puissant pour arpenter le ciel nocturne à la recherche d’objets faibles. Plusieurs télescopes ont été utilisés pour confirmer les découvertes, y compris le télescope Magellan de 6,5 mètres à l’Observatoire Carnegie de Las Campanas au Chili; le télescope Discovery Channel de 4 mètres à l’Observatoire Lowell en Arizona (grâce à Audrey Thirouin, Nick Moskovitz et Maxime Devogele); le télescope Subaru de 8 mètres et le télescope Univserity of Hawaii de 2,2 mètres (grâce à Dave Tholen et Dora Fohring de l’Université d’Hawaï); et le Télescope Gemini de 8 mètres à Hawaï (grâce au temps discrétionnaire du Directeur pour récupérer Valetudo). Bob Jacobson et Marina Brozovic du Jet Propulsion Laboratory de la NASA ont confirmé l’orbite calculée de la lune étrange inhabituelle en 2017 afin de vérifier sa prévision de localisation lors des observations de récupération de 2018 afin de s’assurer que la nouvelle lune intéressante n’a pas été perdue.
Légende: Récupération des images de Valetudo depuis le télescope Magellan en mai 2018. La lune peut être vue en mouvement par rapport au fond d’état stationnaire des étoiles lointaines. Jupiter n’est pas dans le champ mais en haut à gauche.
Cette recherche a été partiellement financée par une subvention de la NASA pour l’astronomie planétaire et comprend des données recueillies avec les télescopes Magellan de 6,5 mètres. Ce projet a utilisé des données obtenues avec la caméra à énergie sombre (DECam), qui a été construite par les institutions collaboratrices du Dark Energy Survey (DES). Les observations ont été obtenues en partie à la CTIO, NOAO, qui sont gérées par l’Association des Universités pour la Recherche en Astronomie, sous contrat avec la NSF.