Les satellites irréguliers de Saturne
Les satellites irréguliers de Saturne sont de petites lunes lointaines, sur des orbites vastes, excentriques et fortement inclinées, souvent rétrogrades. Ils forment l'immense majorité des 274 lunes confirmées de Saturne et seraient des objets capturés par la planète il y a très longtemps, plutôt que des corps nés autour d'elle. Les astronomes les classent en trois groupes selon l'inclinaison de leur orbite, baptisés d'après des mythologies : les groupes inuit et gaulois (progrades) et le groupe nordique, bien plus fourni (rétrograde), auquel appartient Phoebé.
Sommaire
Satellites réguliers et irréguliers
Les lunes de Saturne se répartissent en deux grandes familles. Les satellites réguliers, des lunes des anneaux jusqu'à Japet, circulent près du plan équatorial de la planète sur des orbites presque circulaires et progrades. Ils se seraient formés dans un disque autour de la jeune planète, ou à partir de ses anneaux. Les satellites irréguliers diffèrent en tout point : ils évoluent des dizaines de fois plus loin, sur des orbites allongées et inclinées de plusieurs dizaines de degrés, et beaucoup tournent à rebours, dans le sens opposé à la rotation de Saturne.
Ces caractéristiques désignent une capture. Aux premiers temps du Système solaire, alors que les planètes géantes trouvaient encore leur place, d'innombrables petits corps passaient près d'elles. Certains ont pu être capturés en perdant de l'énergie, par exemple par frottement dans l'enveloppe gazeuse étendue de la jeune planète, par collision ou lors de rencontres à trois corps. Les mêmes mécanismes semblent avoir opéré autour de Jupiter, d'Uranus et de Neptune, qui possèdent aussi des familles de lunes irrégulières. L'histoire de ces lunes est donc liée à celle de la formation et de la migration de Saturne.
Trois groupes, trois mythologies
Les amas de satellites irréguliers aux inclinaisons voisines sont interprétés comme des familles collisionnelles : les fragments d'un corps capturé plus gros, brisé par un impact. L'Union astronomique internationale (UAI) reflète cette structure dans ses règles de dénomination.
Le groupe inuit
Le groupe inuit rassemble des lunes progrades inclinées d'environ 40 à 50 degrés. Elles portent des noms de géants de la mythologie inuite : Kiviuq, Ijiraq, Paaliaq, Siarnaq ou Tarqeq, entre autres. Siarnaq, d'environ 40 km, est la plus grande.
Le groupe gaulois
Le groupe gaulois orbite lui aussi dans le sens direct, avec des inclinaisons voisines de 35 à 40 degrés. Ses lunes empruntent leurs noms à la mythologie gauloise et celtique : Albiorix, Bebhionn, Erriapus et Tarvos. Albiorix, environ 30 km, en est la plus grande.
Le groupe nordique
Le groupe nordique, de loin le plus nombreux, réunit les lunes rétrogrades, dont l'inclinaison dépasse 90 degrés. Ses membres sont nommés d'après des géants de la mythologie nordique, comme Ymir, Skathi, Mundilfari, Suttungr ou Thrymr. Le plus grand de très loin est Phoebé, environ 213 km de diamètre, découverte par William Pickering sur des photographies prises en 1898 et annoncée en 1899. Phoebé est aussi la source de l'immense et pâle anneau de Phoebé, découvert en 2009. La deuxième lune nordique, Ymir, ne mesure qu'environ 18 km.
Un décompte qui ne cesse de grimper
La première vague de découvertes date de 2000, quand Brett Gladman et ses collègues annoncèrent 12 nouveaux satellites irréguliers repérés avec des télescopes au sol. Scott Sheppard, David Jewitt et Jan Kleyna en ajoutèrent beaucoup d'autres entre 2004 et 2007 grâce au télescope Subaru, à Hawaï. En 2019, l'équipe de Sheppard en annonça 20 de plus et invita le public à proposer des noms tirés des mythologies appropriées.
Les plus grosses moissons sont venues ensuite. En 2023, Edward Ashton, Brett Gladman et leurs collègues annoncèrent 62 nouvelles lunes trouvées avec le télescope Canada-France-Hawaï, grâce à la technique du « shift and stack » : de nombreuses images sont décalées selon le mouvement attendu d'un candidat puis additionnées, révélant des objets trop faibles pour une image isolée. En mars 2025, la même équipe en annonça 128 autres, portant le total de Saturne à 274, plus que toutes les autres planètes réunies. L'histoire de ce décompte est racontée dans la page combien de lunes a Saturne.
La plupart des lunes récemment découvertes ne mesurent que quelques kilomètres et beaucoup sont rétrogrades. L'abondance de petites lunes rétrogrades, notamment dans certains amas orbitaux, suggère que des collisions ont continué de fragmenter des satellites irréguliers dans un passé relativement récent, peut-être au cours des dernières centaines de millions d'années, même si la datation de ces événements reste incertaine.
Les règles de dénomination
Vu leur nombre, la plupart des satellites irréguliers ne portent qu'une désignation provisoire, comme S/2004 S 24, qui combine l'année de découverte et un numéro d'ordre. Une fois l'orbite bien établie, la lune reçoit un numéro en chiffres romains et peut recevoir un nom. L'UAI impose des noms cohérents avec le groupe : géants inuits pour le groupe inuit, figures gauloises et celtiques pour le groupe gaulois, géants nordiques pour le groupe nordique. Quelques lunes progrades qui n'entrent pas nettement dans les groupes principaux ont aussi reçu des noms nordiques. Avec des centaines de lunes, le réservoir de noms mythologiques adaptés devient une vraie contrainte : beaucoup des découvertes de 2023 et 2025 resteront probablement longtemps de simples numéros.
Comment on les étudie
Les satellites irréguliers sont trop faibles et trop lointains pour avoir été étudiés en détail par Cassini, à l'exception de Phoebé, survolée en juin 2004. Pour les autres, les astronomes mesurent les variations d'éclat afin d'estimer leur période de rotation et leur forme, et leurs couleurs pour déduire la composition de leur surface. Cassini en a observé plusieurs à distance, trouvant des périodes de rotation de quelques heures à quelques jours. La comparaison avec les satellites irréguliers de Jupiter et avec les objets de la ceinture de Kuiper aide à retracer l'origine de ces petits corps. Les tableaux complets figurent dans la liste des lunes de Saturne, et la présentation des lunes les replace dans leur contexte.
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un satellite irrégulier ?
C'est une lune qui orbite loin de sa planète sur une trajectoire allongée, inclinée et souvent rétrograde. Ces lunes auraient été capturées plutôt que formées autour de la planète.
Combien Saturne compte-t-elle de satellites irréguliers ?
Environ 250 des 274 lunes confirmées de Saturne sont irrégulières, et la grande majorité ont été découvertes depuis 2000 avec des télescopes au sol.
Que sont les groupes inuit, gaulois et nordique ?
Ce sont des groupes de satellites irréguliers aux inclinaisons voisines, nommés d'après la mythologie qui fournit leurs noms. Les groupes inuit et gaulois sont progrades ; le groupe nordique, le plus nombreux, est rétrograde et comprend Phoebé.
Pourquoi la plupart des lunes de Saturne sont-elles rétrogrades ?
Le groupe nordique rétrograde rassemble la majorité des satellites irréguliers. Les orbites rétrogrades de capture seraient plus stables sur le long terme, et des collisions au sein de ce groupe semblent avoir produit de nombreux petits fragments.
Sources
- NASA Science : les lunes de Saturne
- Minor Planet Center (UAI)
- Gladman, B. et al., « Discovery of 12 satellites of Saturn exhibiting orbital clustering », Nature 412 (2001)
- Jewitt, D. et Haghighipour, N., « Irregular satellites of the planets: products of capture in the early solar system », Annual Review of Astronomy and Astrophysics 45 (2007)