Las características físicas y orbitales de las lunas varían ampliamente. Todas y cada una de las cuatro galileanas sobrepasan los 3100 kilómetros (1926 mi), con Ganímedessiendo el noveno objeto más grande del sistema solar después del Sol y siete de los planetas, excluyendo a Mercurio. Todas las otras lunas de Júpiter tienen menos de 250 kilómetros (155 mi) de diámetro, con la mayoría apenas excediendo los 5 kilómetros (3 mi). Formas orbitales van de casi perfectamente circulares a muy excéntricas e inclinadas, y muchos giran en la dirección opuesta a la rotación de Júpiter (movimiento retrógrado). Los períodos orbitales son tan diferentes que varían desde siete horas (tomando menos tiempo que Júpiter para girar alrededor de su eje), hasta unas tres mil veces más (casi tres años terrestres).

Origen y evolución

Se cree que los satélites regulares de Júpiter se formaron a partir de un disco circumplanetario, un anillo de acreción de gas y fragmentos sólidos similar a un disco protoplanetario​ Estos pueden ser los restos de una veintena de satélites con la masa de una luna galilena que se formaron en la historia temprana de Júpiter.​

Las simulaciones sugieren que mientras el disco tenía una masa relativamente baja en cualquier momento dado, con el tiempo una fracción sustancial (varias decenas de uno por ciento) de la masa de Júpiter capturada de la nebulosa solar se procesó a través de él. Sin embargo, la masa del disco de solo el 2 % de la de Júpiter tiene la obligación de explicar los satélites existentes.​ Así, puede haber habido varias generaciones de satélites con la masa de uno galileano en la historia temprana de Júpiter. Cada generación de lunas habría disparado contra Júpiter debido al arrastre del disco, con nuevas lunas formándose luego de nuevos desechos capturados de la nebulosa solar.​ Para el momento en que la presente (posiblemente quinta) generación se formó, el disco había disminuido hasta el punto de que ya no interfería en gran medida con las órbitas de los satélites.​ Los actuales satélites galileanos fueron aún afectados, cayendo en y siendo parcialemente protegidos por una resonancia orbital que todavía existe para Io, Europa y Ganímedes. La gran masa de este último significa que habría migrado hacia el interior a un ritmo mayor al de los dos primeros.​

Se cree que las lunas exteriores e irregulares fueron originadas con el pasar de los asteroides, mientras que el disco protolunar era todavía lo bastante masivo para absorber gran parte de su impulso y así capturarlas en órbita. Muchas se rompieron por el estrés de la captura, y otras después colisionaron con cuerpos pequeños componiendo las familias que conocemos hoy.

Descubrimiento

Cronología del descubrimiento de los planetas del sistema solar y sus satélites naturales

La primera observación informal de una de las lunas del planeta fue la del astrónomo chino Gan De alrededor del año 364 a. C.​ Sin embargo, las primeras observaciones seguras fueron realizadas por Galileo Galilei en 1609.​ Para marzo de 1610, había divisado las cuatro masivas lunas galileanas con su telescopio de magnificación de 30x:​ Ganímedes, Ío, Calisto y Europa. Ningún satélite adicional fue descubierto hasta que E. E. Barnard observó Amaltea en 1892.​ Con la ayuda de la fotografía telescópica, nuevos descubrimientos siguieron rápidamente a lo largo del siglo XX. Himalia fue descubierto en 1904,​ Elara en 1905,​ Pasífae en 1908,​ Sinope en 1914,​ Lisitea y Carme en 1938,​ Ananké en 1951,​ y Leda en 1974.​ Para cuando las sondas Voyageralcanzaron Júpiter en 1979, 13 lunas se habían descubierto; mientras que Temisto se observó en 1975,​ pero debido a la insuficiencia de los datos de la observación inicial, se perdió hasta el 2000. Las misiones Voyager descubrieron tres lunas interiores adicionales en 1979: Metis, Adrastea y Tebe.​

Durante dos décadas no fueron descubiertas lunas adicionales; pero entre octubre de 1999 y febrero de 2003, investigadores encontraron otras 32 lunas usando detectores sensibles con base en tierra, de las cuales la mayoría fueron descubiertas por un equipo liderado por Scott S. Sheppard y David C. Jewitt. Estas son pequeñas lunas, en largas, excéntricas y generalmente retrógradas órbitas, con un promedio de 3 kilómetros (1,9 mi) de diámetro, con la más larga midiendo 9 kilómetros (5,6 mi) de ancho. Se cree que todas estas lunas fueron asteroides o tal vez cometas capturados, posiblemente fragmentados en varios pedazos, pero realmente se sabe muy poco acerca de esto. Desde entonces, 14 lunas adicionales han sido descubiertas pero no confirmadas todavía, llevando el total de satélites jovianos observados a 63.

Nomenclatura

Nombramiento de los satélites naturales

Cuando un satélite es descubierto por primera vez se le asigna un nombre o designación provisional hasta que la Unión Astronómica Internacional (UAI) le proporciona uno propio. La designación de los satélites se proporciona siguiendo un estándar en todos los planetas:

1. Se coloca una S mayúscula simbolizando satélite.

2. Le sigue una barra y el año de descubrimiento.

3. Se coloca la inicial del nombre del planeta al que orbita, en el caso de Júpiter una J mayúscula.

4. Y por último se le añade el número en el sentido ordinal en el que se descubrió en ese año. Así por ejemplo S/2000 J 11 fue el satélite número 11 que se encontró en 2000 y S/2003 J 3 fue el tercero que se encontró en 2003.

En el caso de los satélites de Júpiter se utilizan personajes mitológicos de origen greco-romano relacionados con la figura de Júpiter o Zeus. Mientras Galileo Galilei optó por nombrar los satélites con números romanos, esta tradición se siguió realizando hasta 1975, donde la UAI lo ha sustituido por la anterior nomenclatura normalizada. Los números se asignaban en orden de su descubrimiento, aunque para los galileanos, que fueron descubiertos simultáneamente, la denominación está relacionada con la distancia al planeta.

Fue Simon Marius o Simon Mayr el astrónomo alemán que reclamó el mérito del descubrimiento de los cuatro grandes satélites a Galileo Galilei y quien nombró con los nombres mitológicos con los que actualmente se les conoce y de ahí, la tradición, que a raíz del descubrimiento del [V], el astrónomo y divulgador francés Camille Flammarion lo bautizase como Amaltea y entre los aficionados se popularizó el nombre propio más que la numeración romana.

En 1975 la Unión Astronómica Internacional, renombró a todos los satélites de Júpiter con nombres propios originarios de la mitología greco-romana y relacionados con la figura de Júpiter o Zeus y otros, están a la espera de ser nombrados manteniendo la nomenclatura tipo S/AAAA J ##, donde AAAA es el año del descubrimiento y ## el número de orden.

Exceptuando a Ganímedes, único nombre masculino, todos los demás satélites tienen nombre femenino, en la mayoría de los casos, amantes de Júpiter (Zeus). En los grupos de satélites exteriores (desde Leda hasta Sinope) los nombres que acaban en -a siguen órbitas directas y los que acaban en -e, siguen órbitas retrógradas.​

Entendiéndose como órbita directa la que gira en sentido antihorario observando el polo norte del planeta y como órbita retrógrada los que giran en sentido horario.

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