thumb|Montagem das quatro luas galileanas de Júpiter, em uma imagem composta que descreve parte de Júpiter e seus tamanhos relativos (as posições são ilustrativas, não reais). De cima para baixo: Io, Europa, Ganímedes, Calisto thumb|upright=1.2|Duas visualizações do telescópio espacial Hubble de um raro trânsito triplo de Júpiter por Europa, Calisto e Io (24 de janeiro de 2015) As Luas de Galileu (ou luas galileanas) são as quatro maiores luas de Júpiter, Io, Europa, Ganímedes e Calisto. Foram vistos pela primeira vez por Galileo Galilei em dezembro de 1609 ou janeiro de 1610, e reconhecidos por ele como satélites de Júpiter em março de 1610.Drake, Stillman (1978). Galileo At Work. Chicago: University of Chicago Press. . Foram os primeiros objetos encontrados a orbitar um planeta diferente da Terra.
Estão entre os maiores objetos do Sistema Solar, com exceção do Sol e dos oito planetas, com raios maiores do que qualquer um dos planetas anões. Ganímedes é a maior lua do Sistema Solar e é ainda maior do que o planeta Mercúrio, embora tenha apenas cerca de metade da massa. As três luas internas, Io, Europa e Ganímedes, estão em ressonância orbital 4:2:1 entre si. Embora as luas galileanas sejam esféricas, todas as luas restantes, muito menores de Júpiter, têm formas irregulares por causa de sua autogravitação mais fraca.
As luas galileanas foram observadas em 1609 ou 1610, quando Galileu fez melhorias em seu telescópio, o que lhe permitiu observar os corpos celestes de forma mais distinta do que nunca. As observações de Galileu mostraram a importância do telescópio como uma ferramenta para os astrônomos, provando que havia objetos no espaço que não podem ser vistos a olho nu. A descoberta de corpos celestes orbitando algo diferente da Terra desferiu um sério golpe no então aceito sistema mundial ptolomaico, uma teoria geocêntrica em que tudo orbita ao redor da Terra.
Galileu inicialmente chamou sua descoberta de Cosmica Sidera ("estrelas de Cosimo"), mas os nomes que eventualmente prevaleceram foram escolhidos por Simon Marius. Marius descobriu as luas de forma independente quase ao mesmo tempo que Galileu, em 8 de janeiro de 1610, e deu-lhes seus nomes atuais, derivados dos amantes de Zeus, que foram sugeridos por Johannes Kepler, em seu Mundus Jovialis, publicado em 1614.
As quatro luas galileanas eram as únicas luas conhecidas de Júpiter até a descoberta de Amalteia, a "quinta lua de Júpiter", em 1892.
História Descoberta thumb|left|upright|Galileo Galilei, o descobridor das quatro luas Como resultado das melhorias que Galileo Galilei fez no telescópio, com uma capacidade de aumento de 20×, ele foi capaz de ver os corpos celestes de forma mais distinta do que era possível anteriormente. Isso permitiu a Galileu observar em dezembro de 1609 ou janeiro de 1610 o que veio a ser conhecido como as luas galileanas.Galilei, Galileo, Sidereus Nuncius. Translated and prefaced by Albert Van Helden. Chicago & London: University of Chicago Press 1989, 14–16
Em 7 de janeiro de 1610, Galileu escreveu uma carta contendo a primeira menção às luas de Júpiter. Na época, ele viu apenas três delas e acreditou que fossem estrelas fixas próximas a Júpiter. Ele continuou a observar essas orbes celestes de 8 de janeiro a 2 de março de 1610. Nessas observações, ele descobriu um quarto corpo e também observou que as quatro não eram estrelas fixas, mas em órbita de Júpiter.
A descoberta de Galileu provou a importância do telescópio como ferramenta para os astrônomos, mostrando que havia objetos no espaço a serem descobertos que até então não eram vistos a olho nu. Mais importante, a descoberta de corpos celestes orbitando algo diferente da Terra desferiu um golpe no sistema mundial ptolomaico então aceito, que sustentava que a Terra estava no centro do universo e todos os outros corpos celestes giravam em torno dela. Em Sidereus Nuncius de Galileu, que anunciou observações celestes por meio de seu telescópio, não menciona explicitamente o heliocentrismo copernicano, uma teoria que colocava o Sol no centro do universo. No entanto, Galileu aceitou a teoria copernicana.
Um historiador chinês da astronomia, Xi Zezong, afirmou que uma "pequena estrela avermelhada" observada perto de Júpiter em 362 a.C. pelo astrônomo chinês Gan De pode ter sido Ganímedes. Se for verdade, isso pode ser anterior à descoberta de Galileu em cerca de dois milênios.Zezong, Xi, "The Discovery of Jupiter's Satellite Made by Gan De 2000 years Before Galileo", Chinese Physics 2 (3) (1982): 664–67.
As observações de Simon Marius são outro exemplo notável de observação, e ele mais tarde relatou ter observado as luas em 1609. No entanto, como ele não publicou essas descobertas até depois de Galileu, há um certo grau de incerteza em torno de seus registros.
Dedicação aos Medici thumb|right|upright|Sidereus Nuncius, 1610. As luas são desenhadas em posições variáveis Em 1605, Galileo Galilei foi contratado como tutor de matemática para Cosimo de' Medici. Em 1609, Cosimo tornou-se Grão-Duque Cosimo II da Toscana. Galileu, buscando patrocínio de seu agora rico ex-aluno e de sua poderosa família, usou a descoberta das luas de Júpiter para obtê-lo. Em 13 de fevereiro de 1610, Galileu escreveu ao secretário do grão-duque:
"Deus me agraciou por poder, por meio de um sinal tão singular, revelar ao meu Senhor minha devoção e o desejo que tenho de que seu glorioso nome viva igual entre as estrelas, e já que cabe a mim, o primeiro descobridor, nomear esses novos planetas, eu desejo, em imitação dos grandes sábios que colocaram os mais excelentes heróis daquela época entre as estrelas, para inscrevê-los com o nome do Mais Sereno Grão-Duque."
Galileu perguntou se ele deveria chamar as luas de "Estrelas Cosmian", após Cosimo sozinho, ou de "Estrelas Medician", que honrariam todos os quatro irmãos do clã Medici. A secretária respondeu que o último nome seria o melhor.
Em 12 de março de 1610, Galileu escreveu sua carta dedicatória ao duque da Toscana e, no dia seguinte, enviou uma cópia ao grão-duque, na esperança de obter o apoio do grão-duque o mais rápido possível. Em 19 de março, ele enviou o telescópio que havia usado para ver as luas de Júpiter pela primeira vez ao grão-duque, junto com uma cópia oficial de Sidereus Nuncius que, seguindo o conselho do secretário, chamou as quatro luas de Estrelas Medician. Em sua introdução dedicatória, Galileu escreveu:
Mal as graças imortais de sua alma começaram a brilhar na Terra, estrelas brilhantes se oferecem nos céus que, como línguas, falarão e celebrarão suas mais excelentes virtudes de todos os tempos. Eis, pois, quatro estrelas reservadas ao teu ilustre nome ... que ... fazem as suas viagens e orbitam com uma velocidade maravilhosa em torno da estrela de Júpiter ... como filhos da mesma família ... Na verdade, parece que o próprio Criador das Estrelas, por meio de argumentos claros, me admoestou a chamar esses novos planetas pelo nome ilustre de Vossa Alteza antes de todos os outros.
Nome thumb|Jovilabe: um aparato de meados do século XVIII para demonstrar as órbitas dos satélites de Júpiter Galileo Galilei inicialmente chamou sua descoberta de Cosmica Sidera ("Estrelas Cosimo"), em homenagem a Cosme II de Médici (1590–1621).Cosimo is the Italian form of the Greek name Cosmas itself deriving from cosmos (whence the neuter plural adjective cosmica). Sidera is the plural form of the Latin noun sidus "star, constellation". Por sugestão de Cosimo, Galileu mudou o nome para Medicea Sidera ("as Estrelas Medician"), homenageando todos os quatro irmãos Medici (Cosimo, Francesco, Carlo e Lorenzo). A descoberta foi anunciada no Sidereus Nuncius, publicado em Veneza em março de 1610, menos de dois meses após as primeiras observações.
Outros nomes apresentados incluem: I. Principharus (para o "príncipe" da Toscana), II. Victripharus (depois Vitória Della Rovere), III. Cosmipharus (depois Cosimo de Médici) e IV. Fernipharus (depois Fernando de Médici) – por Giovanni Battista Hodierna, um discípulo de Galileu e autor das primeiras efemérides (Medicaeorum Ephemerides, 1656); Circulatores Jovis, ou Jovis Comites – por Johannes Hevelius; Gardes, ou Satellites (do latim satelles, satellitis, significada "escoltas") – por Jacques Ozanam.
Os nomes que eventualmente prevaleceram foram escolhidos por Simon Marius, que descobriu as luas de forma independente, ao mesmo tempo que Galileu: ele os nomeou por sugestão de Johannes Kepler em homenagem aos amantes do deus Zeus (o equivalente grego de Júpiter): Io, Europa, Ganímedes e Calisto, em seu Mundus Jovialis, publicado em 1614.
Galileu se recusou firmemente a usar os nomes de Marius e, como resultado, inventou o esquema de numeração que ainda é usado hoje em dia, em paralelo com os nomes próprios das luas. Os números vão de Júpiter para fora, portanto, I, II, III e IV para Io, Europa, Ganímedes e Calisto, respectivamente. Galileu usou esse sistema em seus cadernos, mas nunca realmente o publicou. Os nomes numerados (Júpiter x) foram usados até meados do século XX, quando outras luas internas foram descobertas, e os nomes de Marius tornaram-se amplamente usados.
Determinação da longitude
Galileo Galilei foi capaz de desenvolver um método para determinar a longitude com base no tempo das órbitas das luas galileanas.Howse, Derek. Greenwich Time and the Discovery of the Longitude. Oxford: Oxford University Press, 1980, 12. Os tempos dos eclipses das luas podiam ser calculados com precisão com antecedência e comparados com observações locais em terra ou em navios para determinar a hora local e, portanto, a longitude. O principal problema da técnica era que era difícil observar as luas galileanas através de um telescópio em um navio em movimento, problema que Galileu tentou resolver com a invenção do celatone. O método foi usado por Giovanni Domenico Cassini e Jean Picard para mapear a França.
Membros
Alguns modelos preveem que pode ter havido várias gerações de luas galileanas no início da história de Júpiter. Cada geração de luas formadas teria entrado em espiral em Júpiter e sido destruídas, devido às interações das marés com o disco do protossatélite de Júpiter, com novas luas se formando a partir dos destroços remanescentes. No momento em que a geração atual se formou, o gás no disco do protossatélite se tornou mais fino a ponto de não interferir mais nas órbitas das luas.
Outros modelos sugerem que as luas galileanas se formaram em um disco protossatélite, no qual as escalas de tempo de formação eram comparáveis ou menores que as escalas de tempo de migração orbital. Io é anidro e provavelmente tem um interior de rocha e metal. Europa é pensado para conter 8% de gelo e água em massa com o restante de rocha. Essas luas são, em ordem crescente de distância de Júpiter:
+ NomeImagemModelo de interior Diâmetro(km) Massa(kg) Densidade(g/cm3) Semieixo maior(km)Computed using the IAU-MPC Satellites Ephemeris Service µ value Período orbital (Dias)Moons of Jupiter NASA (em relação a Io) Inclinação(°)Computed from IAG Travaux 2001 . Excentricidade IoJupiter I121x121px121px 1.769(1) 0.050 0.0041 EuropaJupiter II104px104px 3.014 3.551(2.0) 0.471 0.0094 GanímedesJupiter III175x175px175px 1.942 7.155(4.0) 0.204 0.0011 CalistoJupiter IV160x160px160px 1.834 16.69(9.4) 0.205 0.0074
Io thumb|Tupan Patera é um vulcão ativo em Io
Io (Jupiter I) é a mais próxima das quatro luas galileanas de Júpiter; com um diâmetro de 3.642 quilômetros, é a quarta maior lua do Sistema Solar e é apenas marginalmente maior que a Lua da Terra. Recebeu o nome de Io, uma sacerdotisa de Hera que se tornou uma das amantes de Zeus. No entanto, era simplesmente referido como Jupiter I, ou "O primeiro satélite de Júpiter", até meados do século XX.