Le 31 mars 2017, La lune de Jupiter Europa est passée devant une étoile en arrière-plan, un événement rare qui a été capturé pour la première fois par des télescopes au sol grâce aux données fournies par la sonde spatiale Gaia de l'ESA.

Précédemment, les observatoires n'avaient réussi à observer que deux des autres lunes de Jupiter - Io et Ganymède - lors d'un tel événement.

Gaia opère dans l'espace depuis fin 2013. La mission vise à produire une carte en trois dimensions de notre galaxie, et caractérisent la myriade d'étoiles qui habitent la Voie lactée. Il a été un immense succès jusqu'à présent, révélant les emplacements et les mouvements de plus d'un milliard d'étoiles.

Connaître les emplacements précis des étoiles que nous voyons dans le ciel permet aux scientifiques de prédire quand divers corps du système solaire sembleront passer devant une étoile d'arrière-plan à partir d'un point de vue donné :un événement connu sous le nom d'occultation stellaire.

Gaia n'est pas étranger à de tels événements - le vaisseau spatial a aidé les astronomes à faire des observations uniques de la lune Triton de Neptune alors qu'elle passait devant une étoile lointaine en 2017, révélant plus sur l'atmosphère et les propriétés de la lune.

Les occultations sont extrêmement précieuses; ils permettent de mesurer les caractéristiques du corps de premier plan (taille, forme, position, et plus), et peut révéler des structures comme des anneaux, jets, et ambiances. De telles mesures peuvent être effectuées à partir du sol, ce que Bruno Morgado de l'Observatoire national brésilien et LineA, Brésil, et ses collègues en ont profité pour explorer la lune Europa de Jupiter.

"Nous avons utilisé les données de la première publication de données de Gaia pour prévoir que, de notre point de vue en Amérique du Sud, Europa passerait devant une étoile lumineuse en arrière-plan en mars 2017 - et pour prédire le meilleur endroit d'où observer cette occultation, " dit Bruno, chercheur principal d'un nouvel article rapportant les résultats de l'occultation de 2017. La première publication de données de Gaia a été fournie en septembre 2016.

"Cela nous a donné une merveilleuse opportunité d'explorer l'Europe, car la technique offre une précision comparable à celle des images obtenues par les sondes spatiales."

Les données de Gaia ont montré que l'événement serait visible à partir d'une bande épaisse se découpant du nord-ouest au sud-est à travers l'Amérique du Sud. Trois observatoires situés au Brésil et au Chili ont pu capturer des données - un total de huit sites tentés, mais beaucoup ont connu de mauvaises conditions météorologiques.

Conformément aux mesures précédentes, les observations ont affiné le rayon d'Europe à 1561,2 km, déterminé avec précision la position d'Europe dans l'espace et par rapport à sa planète hôte, Jupiter, et caractérise la forme de la lune. Plutôt que d'être exactement sphérique, Europe est connue pour être un ellipsoïde. Les observations montrent que la lune mesure 1562 km lorsqu'elle est mesurée dans une direction (le soi-disant axe apparent « semi-majeur »), et 1560,4 km lorsqu'ils sont mesurés à travers l'autre (l'axe apparent « semi-mineur »).

"Il est probable que nous pourrons observer beaucoup plus d'occultations comme celle-ci par les lunes de Jupiter en 2019 et 2020, " ajoute Bruno. " Jupiter traverse un morceau de ciel qui a le centre galactique en arrière-plan, ce qui rend considérablement plus probable que ses lunes passent devant des étoiles brillantes en arrière-plan. Cela nous aiderait vraiment à cerner leurs formes et positions tridimensionnelles, non seulement pour les quatre plus grandes lunes de Jupiter, mais pour les plus petits, les plus irrégulières, trop."

En utilisant la deuxième publication de données de Gaia, fourni en avril 2018, les scientifiques prédisent les dates de nouvelles occultations d'étoiles brillantes par Europe, oh, Ganymède et Callisto dans les années à venir, et répertorier un total de 10 événements jusqu'en 2019 et 2021. Les événements futurs comprennent les occultations stellaires par Europa (22 juin 2020), Callisto (20 juin 2020, 4 mai 2021), Io (9 et 21 septembre 2019, 2 avril 2021), et Ganymède (25 avril 2021).

Trois ont déjà eu lieu en 2019, dont deux – des occultations stellaires par Europa (4 juin) et Callisto (5 juin) – ont également été observées par les chercheurs, et dont les données sont encore en cours d'analyse.

Les occultations à venir seront observables même avec des télescopes amateurs aussi petits que 20 cm de diverses régions du monde. La position favorable de Jupiter, avec le plan galactique en arrière-plan, ne se reproduira qu'en 2031.

"Les études d'occultation stellaire nous permettent d'apprendre de loin les lunes du système solaire, et sont également pertinents pour les futures missions qui visiteront ces mondes, " dit Timo Prusti, Scientifique du projet ESA Gaia. « Comme le montre ce résultat, Gaia est une mission extrêmement polyvalente :elle fait non seulement progresser notre connaissance des étoiles, mais aussi du système solaire plus largement."

Une connaissance précise de l'orbite d'Europa aidera à préparer des missions spatiales ciblant le système Jovian telles que JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) de l'ESA et Europa Clipper de la NASA, dont le lancement est prévu dans la prochaine décennie.

"Ce genre d'observations est extrêmement excitant, " dit Olivier Witasse, Scientifique du projet JUICE de l'ESA. "JUICE atteindra Jupiter en 2029; avoir la meilleure connaissance possible des positions des lunes du système nous aidera à préparer la navigation de la mission et l'analyse future des données, et planifier toute la science que nous avons l'intention de faire.

"Cette science dépend de notre connaissance de choses telles que les trajectoires précises de la lune et de la compréhension à quelle distance un vaisseau spatial s'approchera d'un corps donné, donc meilleure est notre connaissance, meilleure sera cette planification et l'analyse des données qui s'ensuivra."